JP4046605B2 - 炭素繊維製造用合成繊維処理剤及び炭素繊維製造用合成繊維の処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は炭素繊維製造用合成繊維処理剤（以下、単に処理剤という）及び炭素繊維製造用合成繊維の処理方法（以下、単に処理方法という）に関する。ピッチ繊維やアクリル繊維から炭素繊維を製造する場合、高品質の炭素繊維を低コストで製造するため、耐炎化工程では耐炎化繊維相互の融着防止を図ることが要求され、また炭素化工程では焼成炉内汚染物質の発生防止を図ることが要求される。本発明はかかる要求に応える処理剤及び処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、処理剤としては、いずれもその潤滑剤として、ビスフェノールＡのアルキレンオキサイド付加物の脂肪酸エステルと、アミド化合物のアルキレンオキサイド付加物との混合物を含有するもの（例えば特許文献１参照）、二塩基酸とオキシアルキレン単位を有するポリオールの縮合物と脂肪族アルカノールアミドとを反応させて得られる末端にアミド基を有する化合物と、アミド化合物のアルキレンオキサイド付加物との混合物を含有するもの（例えば特許文献２参照）、クミルフェノール誘導体を含有するもの（例えば特許文献３参照）、脂肪酸アミド架橋体を含有するもの（例えば特許文献４参照）等が知られている。ところが、これら従来の処理剤には、炭素化工程において焼成炉内汚染物質の発生防止を相応に図ることができるものの、炭素化工程前の耐炎化工程において、耐炎化繊維相互の融着を充分に防止できないという問題がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−７８３４０号公報
【特許文献２】
特開平９−７８３４１号公報
【特許文献３】
特開平１１−１８１６７５号公報
【特許文献４】
特開２００１−２０７３８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、ピッチ繊維やアクリル繊維から炭素繊維を製造する場合に、耐炎化工程での耐炎化繊維相互の融着防止と炭素化工程での焼成炉内汚染物質の発生防止とを同時に且つ充分に図ることができる処理剤及び処理方法を提供する処にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明者らは、上記の課題を解決するべく研究した結果、潤滑剤として特定の芳香族化合物を含有する処理剤を用いることが正しく好適であることを見出した。
【０００６】
すなわち本発明は、潤滑剤として下記の式１、式２、式３、式４又は式５で示される芳香族化合物から選ばれる一つ又は二つ以上を含有して成ることを特徴とする炭素繊維製造用合成繊維処理剤に係る。
【０００７】
【式１】
【０００８】
【式２】
【０００９】
【式３】
【００１０】
【式４】
【００１１】
【式５】
【００１２】
式１〜式５において、
Ｘ１〜Ｘ７：炭素数２〜２２の脂肪族モノカルボン酸の水酸基から水素原子を除いた残基
Ｘ８、Ｘ９：炭素数３〜２２の２〜１０価のポリカルボン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基
Ｙ１〜Ｙ４：芳香族ジグリシジル化合物から全てのグリシジル基を除いた残基Ｙ５：２〜１０価の芳香族ポリグリシジル化合物から全てのグリシジル基を除いた残基
Ｒ１〜Ｒ５：水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基
ｐ：１〜２２の整数
ｑ：２〜１０の整数
ｒ：１〜２２の整数
ｓ：２〜１０の整数
ｔ：２〜１０の整数
【００１３】
また本発明は、前記のような本発明に係る処理剤を、炭素繊維製造用合成繊維に対し０．２〜１．５重量％となるよう付着させることを特徴とする処理方法に係る。
【００１４】
先ず、本発明に係る処理剤について説明する。本発明に係る処理剤は、潤滑剤として式１、式２、式３、式４又は式５で示される芳香族化合物から選ばれる一つ又は二つ以上を含有して成るものである。潤滑剤として用いる式１で示される芳香族化合物は、芳香族ジグリシジル化合物１モル当たり、脂肪族モノカルボン酸２モルをエステル化反応させたものである。
【００１５】
式１で示される芳香族化合物において、合成に供する芳香族ジグリシジル化合物としては、１）ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、２）ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、３）ビスフェノールＡジβメチルグリシジルエーテルが挙げられるが、なかでもビスフェノールＡジグリシジルエーテルが好ましい。
【００１６】
式１で示される芳香族化合物において、合成に供する脂肪族モノカルボン酸としては、１）酢酸、ヘキサン酸、デカン酸、ドデカン酸、オクタデカン酸、ドコサン酸、２−エチルヘキサン酸、イソオクタデカン酸等の炭素数２〜２２の飽和脂肪族モノカルボン酸、２）アクリル酸、９−デセン酸、９−テトラデセン酸、９−オクタデセン酸、１３−ドコセン酸等の炭素数２〜２２の不飽和脂肪族モノカルボン酸が挙げられるが、なかでも炭素数１２〜２２の飽和脂肪族モノカルボン酸又は炭素数１８〜２２の不飽和脂肪族モノカルボン酸が好ましい。
【００１７】
式１で示される芳香族化合物は、公知の合成方法で合成できる。これには例えば、アルカリ触媒の存在下に、芳香族ジグリシジル化合物１モル当たり、脂肪族モノカルボン酸２モルをエステル化反応させる方法が挙げられる。
【００１８】
潤滑剤として用いる式２で示される芳香族化合物は、縮合度が２〜２３（式２中のｐが１〜２２）の縮合型芳香族ジグリシジル化合物１モル当たり、脂肪族モノカルボン酸２モルをエステル化反応させたものである。かかる脂肪族モノカルボン酸は、式１で示される芳香族化合物について前記した脂肪族モノカルボン酸と同じものである。
【００１９】
式２で示される芳香族化合物において、合成に供する縮合度が２〜２３の縮合型芳香族ジグリシジル化合物としては、１）ビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物、２）ビスフェノールＦジグリシジルエーテル縮合物、３）ビスフェノールＡジβメチルグリシジルエーテル縮合物等が挙げられるが、なかでもビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物が好ましく、縮合度が２〜７（ｐが１〜６）のビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物がより好ましい。式２で示される芳香族化合物も、式１で示される芳香族化合物について前記した方法と同様の方法で合成できる。
【００２０】
潤滑剤として用いる式３で示される芳香族化合物は、炭素数３〜２２の２〜１０価のポリカルボン酸１モル当たり、該ポリカルボン酸の価数と同じモル数ずつの芳香族ジグリシジル化合物及び脂肪族モノカルボン酸を用いてエステル化反応させたものである。かかる芳香族ジグリシジル化合物は、式１で示される芳香族化合物について前記した芳香族ジグリシジル化合物と同じものであり、また該脂肪族モノカルボン酸も、式１で示される芳香族化合物について前記した脂肪族モノカルボン酸と同じものである。
【００２１】
式３で示される芳香族化合物において、合成に供する炭素数３〜２２の２〜１０価のポリカルボン酸としては、１）マロン酸、アジピン酸、イタコン酸、セバシン酸、ペンタデセニルコハク酸等の炭素数３〜２２の２〜１０価の脂肪族ポリカルボン酸、２）フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸等の炭素数８〜２２の２〜１０価の芳香族ポリカルボン酸が挙げられるが、なかでも炭素数４〜１２の２〜１０価の脂肪族ポリカルボン酸又は炭素数８〜１２の２〜１０価の芳香族ポリカルボン酸が好ましい。
【００２２】
式３で示される芳香族化合物は、公知の合成方法で合成できる。これには例えば、アルカリ触媒の存在下に、ポリカルボン酸１モル当たり、該ポリカルボン酸の価数と同じモル数ずつの芳香族ジグリシジル化合物及び脂肪族モノカルボン酸を用いてエステル化反応させる方法が挙げられる。
【００２３】
潤滑剤として用いる式４で示される芳香族化合物は、縮合度が２〜２３（式４中のｒが１〜２２）の縮合型芳香族ジグリシジル化合物と脂肪族モノカルボン酸と炭素数３〜２２の２〜１０価のポリカルボン酸とを、該ポリカルボン酸１モル当たり、該ポリカルボン酸の価数と同じモル数ずつの該縮合型芳香族ジグリシジル化合物及び該脂肪族モノカルボン酸を用いてエステル化反応させたものである。かかる縮合型芳香族ジグリシジル化合物は、式２で示される芳香族化合物について前記した縮合型芳香族ジグリシジルエーテルと同じものであり、また該脂肪族モノカルボン酸は、式１で示される芳香族化合物について前記した脂肪族モノカルボン酸と同じものであって、更に該ポリカルボン酸は、式３で示される芳香族化合物について前記したポリカルボン酸と同じものである。式４で示される芳香族化合物も、式３で示される芳香族化合物と同様の方法で合成できる。
【００２４】
潤滑剤として用いる式５で示される芳香族化合物は、２〜１０価の芳香族ポリグリシジル化合物１モル当たり、該芳香族ポリグリシジル化合物の価数と同じモル数の脂肪族モノカルボン酸をエステル化反応させたものである。かかる脂肪族モノカルボン酸は、式１で示される芳香族化合物について前記した脂肪族モノカルボン酸と同じものである。
【００２５】
式５で示される芳香族化合物において、合成に供する２〜１０価の芳香族ポリグリシジル化合物としては、１）レゾルシノールジグリシジルエーテル、ｐ−オキシ安息香酸ジグリシジルエステル及びフタル酸ジグリシジルエステル等の２価の芳香族ジグリシジル化合物、２）テトラヒドロキシフェニルメタンテトラグリシジルエーテル等の４価の芳香族ポリグリシジルエーテル、３）フェノールノボラックグリシジルエーテル及びオルソクレゾールノボラックグリシジルエーテル等の多価の芳香族ポリグリシジル化合物等が挙げられるが、なかでもテトラヒドロキシフェニルメタンテトラグリシジルエーテルが好ましい。
【００２６】
式５で示される芳香族化合物は、公知の合成方法で合成できる。これには例えば、アルカリ触媒の存在下に、２〜１０価の芳香族ポリグリシジル化合物１モル当たり、該芳香族ポリグリシジル化合物の価数と同じモル数の脂肪族モノカルボン酸をエステル化反応させる方法が挙げられる。
【００２７】
以上説明した式１、式２、式３、式４又は式５で示される芳香族化合物の含有割合は、処理剤中、１５〜７５重量％とするのが好ましく、３０〜６０重量％とするのがより好ましい。
【００２８】
本発明に係る処理剤は、潤滑剤として式１、式２、式３、式４又は式５で示される芳香族化合物から選ばれる一つ又は二つ以上を含有するものであるが、更にアミノ変性ポリシロキサンを含有することができる。アミノ変性ポリシロキサンとしては、数平均分子量４０００〜５００００のものが好ましく、数平均分子量１００００〜３００００のものがより好ましい。アミノ変性ポリシロキサンの含有割合は、処理剤中、１０〜４５重量％とするのが好ましく、１５〜３５重量％とするのがより好ましい。かかるアミノ変性ポリシロキサンの具体例としては、主鎖がポリジメチルシロキサンであって、側鎖にアミノ基を有するアミノ変性ポリシロキサン、主鎖の末端にアミノ基を有するアミノ変性ポリシロキサン、主鎖の側鎖と主鎖の末端の双方にアミノ基を有するアミノ変性ポリシロキサンが挙げられる。
【００２９】
本発明に係る処理剤は、潤滑剤として式１、式２、式３、式４又は式５で示される芳香族化合物から選ばれる一つ又は二つ以上を含有するものであるが、更に界面活性剤を含有することができる。この場合、更に加えて前記したアミノ変性ポリシロキサンをも含有することができる。かかる界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤が好ましい。かかる非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレン多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレングリコール脂肪酸エステル、脂肪族アルコールのポリオキシアルキレングリコールエーテル、脂肪族アミンのポリオキシアルキレングリコールエーテル、アルキル置換フェノールのポリオキシアルキレングリコールエーテル及び多価アルコール部分脂肪酸エステル等が挙げられる。かかる非イオン性界面活性剤のオキシアルキレン単位の繰り返し数、オキシアルキレン単位の種類及びオキシアルキレン単位の繰り返しの形態は、本発明に係る処理剤の水性液を調製する場合、該水性液に所望の乳化性若しくは分散性が得られるよう適宜に選択することができる。
【００３０】
界面活性剤の含有割合は、処理剤中、５〜６０重量％とするが好ましく、７〜３５重量％とするのがより好ましい。
【００３１】
以上、本発明に係る処理剤について説明したが、該処理剤を、潤滑剤としての芳香族化合物、アミノ変性ポリシロキサン及び界面活性剤で構成する場合、芳香族化合物を３０〜６０重量％、アミノ変性ポリシロキサンを１５〜３５重量％及び界面活性剤を７〜３５重量％（合計１００重量％）含有するものが最も好ましい。
【００３２】
次に、本発明に係る処理方法について説明する。本発明に係る処理方法では、以上説明した本発明に係る処理剤を炭素繊維製造用合成繊維に対し０．２〜１．５重量％となるように、好ましくは０．３〜１．２重量％となるよう、より好ましくは０．４〜１．０重量％となるよう付着させる。
【００３３】
本発明に係る処理剤を炭素繊維製造用合成繊維に付着させる方法としては、浸漬給油法、ローラー給油法、計量ポンプを用いたガイド給油法、スプレー給油法等の公知の方法が挙げられるが、浸漬給油法、ローラー給油法、計量ポンプを用いたガイド給油法が好ましい。
【００３４】
本発明に係る処理剤を炭素繊維製造用合成繊維に付着させるに当たり、該処理剤はその水性液、その有機溶剤溶液、又は４０〜８０℃に加温して均一な液体としたものをそのままの形で用いることができるが、水性液として用いるのが好ましい。本発明に係る処理剤を炭素繊維製造用合成繊維へ付着させるに際しては、合目的的に他の成分、例えば制電剤、抗酸化剤、防腐剤、防錆剤等を併用することができるが、その使用量は可及的に少量とするのが好ましい。
【００３５】
本発明に係る処理剤及び処理方法は炭素繊維製造用のピッチ繊維又はアクリル繊維に適用できるが、アクリル繊維に適用する場合により効果が高い。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る処理剤及び処理方法の実施形態としては、次の１）〜１８）が挙げられる。
１）下記の潤滑剤（Ａ−１）７０重量％及び下記の界面活性剤（Ｎ−１）３０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−１）。そしてこの処理剤（Ｐ−１）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−１）として１．０重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ａ−１）：式１で示される芳香族化合物であって、式１中のＸ１及びＸ２がドデシルカルボニルオキシ基、Ｙ１がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ１が水素原子である場合の芳香族化合物。
界面活性剤（Ｎ−１）：α−ドデシル−ω−ヒドロキシ−ポリオキシエチレン（オキシエチレン単位の繰り返し数が１０、以下ｎ＝１０とする）
【００３７】
２）下記の潤滑剤（Ａ−２）６０重量％、及び下記の界面活性剤（Ｎ−２）４０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−２）。そしてこの処理剤（Ｐ−２）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−２）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ａ−２）：式１で示される芳香族化合物であって、式１中のＸ１が９−オクタデセニルカルボニルオキシ基、Ｘ２がドデシルカルボニルオキシ基、Ｙ１がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ１が水素原子である場合の芳香族化合物。
界面活性剤（Ｎ−２）：α−(ｐ−ドデシルフェニル）−ω−ヒドロキシ−ポリオキシエチレン（ｎ＝６）
【００３８】
３）下記の潤滑剤（Ｂ−１）７０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）３０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−５）。そしてこの処理剤（Ｐ−５）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−５）として１．０重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ｂ−１）：式２で示される芳香族化合物であって、式２中のＸ３及びＸ４がドデシルカルボニルオキシ基、ｐが２、Ｙ２がビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（Ｐ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ２が水素原子である場合の芳香族化合物。
【００３９】
４）下記の潤滑剤（Ｂ−２）６０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−２）４０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−６）。そしてこの処理剤（Ｐ−６）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−６）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ｂ−２）：式２で示される芳香族化合物であって、式２中のＸ３が９−オクタデセニルカルボニルオキシ基、Ｘ４がドデシルカルボニルオキシ基、ｐが２、Ｙ２がビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（Ｐ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ２が水素原子である場合の芳香族化合物。
【００４０】
５）下記の潤滑剤（Ｃ−１）７０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）３０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−９）。そしてこの処理剤（Ｐ−９）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−９）として１．０重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ｃ−１）：式３で示される芳香族化合物であって、式３中のＸ５がドデシルカルボニルオキシ基、Ｘ８がアジピン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基、ｑが２、Ｙ３がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ３が水素原子である場合の芳香族化合物。
【００４１】
６）下記の潤滑剤（Ｃ−２）６０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−２）４０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−１０）。そしてこの処理剤（Ｐ−１０）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−１０）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ｃ−２）：式３で示される芳香族化合物であって、式３中のＸ５が９−オクタデセニルカルボニルオキシ基、Ｘ８がフタル酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基、ｑが２、Ｙ３がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ３が水素原子である場合の芳香族化合物。
【００４２】
７）下記の潤滑剤（Ｄ−１）７０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）３０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−１３）。そしてこの処理剤（Ｐ−１３）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−１３）として１．０重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ｄ−１）：式４で示される芳香族化合物であって、式４中のＸ５がドデシルカルボニルオキシ基、Ｘ９がアジピン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基、ｒが２、ｓが２、Ｙ４がビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（ｒ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ４が水素原子である場合の芳香族化合物。
【００４３】
８）下記の潤滑剤（Ｄ−２）６０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−２）４０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−１４）。そしてこの処理剤（Ｐ−１４）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−１４）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ｄ−２）：式４で示される芳香族化合物であって、式４中のＸ６が９−オクタデセニルカルボニルオキシ基、Ｘ９がフタル酸の全てのヒドロキシル基から水素を除いた残基、ｒが２、ｓが２、Ｙ４がビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（ｒ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ４が水素原子である場合の芳香族化合物。
【００４４】
９）下記の潤滑剤（Ｅ−１）３０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）７０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−１７）。そしてこの処理剤（Ｐ−１７）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−１７）として１．０重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ｅ−１）：式５で示される芳香族化合物であって、式５中のＸ７がドデシルカルボニルオキシ基、ｔが４、Ｙ５がテトラヒドロキシフェニルメタンテトラグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ５が水素原子である場合の芳香族化合物。
【００４５】
１０）前記の潤滑剤（Ａ−１）４８重量％、数平均分子量８０００のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−１）３５重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）１７重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−２０）。そしてこの処理剤（Ｐ−２０）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−２０）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
【００４６】
１１）前記の潤滑剤（Ａ−２）３５重量％、数平均分子量２００００のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−２）３０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−２）３５重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−２１）。そしてこの処理剤（Ｐ−２１）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−２１）として０．４重量％となるよう付着させる処理方法。
【００４７】
１２）前記の潤滑剤（Ｂ−１）４８重量％、前記のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−１）３５重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）１７重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−２４）。そしてこの処理剤（Ｐ−２４）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−２４）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
【００４８】
１３）前記の潤滑剤（Ｂ−２）３５重量％、前記のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−２）３０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−２）３５重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−２５）。そしてこの処理剤（Ｐ−２５）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−２５）として０．４重量％となるよう付着させる処理方法。
【００４９】
１４）前記の潤滑剤（Ｃ−１）４８重量％、前記のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−１）３５重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）１７重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−２８）。そしてこの処理剤（Ｐ−２８）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−２８）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
【００５０】
１５）前記の潤滑剤（Ｃ−２）３５重量％、前記のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−２）３０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）３５重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−２９）。そしてこの処理剤（Ｐ−２９）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−２９）として０．４重量％となるよう付着させる処理方法。
【００５１】
１６）前記の潤滑剤（Ｄ−１）４８重量％、前記のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−１）３５重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）１７重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−３２）。そしてこの処理剤（Ｐ−３２）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−３２）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
【００５２】
１７）前記の潤滑剤（Ｄ−２）３５重量％、前記のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−２）３０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）３５重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−３３）。そしてこの処理剤（Ｐ−３３）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−３３）として０．４重量％となるよう付着させる処理方法。
【００５３】
１８）前記の潤滑剤（Ｅ−１）３５重量％、前記のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−１）３０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）３５重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−３６）。そしてこの処理剤（Ｐ−３６）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−３６）として０．６重量％となるよう付着させる処理方法。
【００５４】
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、本発明が該実施例に限定されるというものではない。尚、以下の実施例等において、別に記載しない限り、部は重量部、％は重量％である。
【００５５】
【実施例】
試験区分１（式１で示される芳香族化合物の合成）
・芳香族化合物（Ａ−１）の合成
フラスコにビスフェノールＡジグリシジルエーテル３４０ｇ（１．０モル）、ラウリン酸４００ｇ（２．０モル）及び触媒としてトリエチルアミン０．４ｇを仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら１２０℃に加温した。同温度で１０時間反応を続けて合成物を得た。合成物を分析したところ、式１において、Ｘ１及びＸ２がドデシルカルボニルオキシ基、Ｙ１がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ１が水素原子である場合の芳香族化合物（Ａ−１）であった。
【００５６】
・芳香族化合物（Ａ−２）〜（Ａ−４）の合成
芳香族化合物（Ａ−１）の合成の場合と同様にして、芳香族化合物（Ａ−２）〜（Ａ−４）を合成した。以上で合成した各芳香族化合物の内容を表１にまとめて示した。
【００５７】
【表１】
【００５８】
表１において、
Ｙ−１：ビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−２：ビスフェノールＦジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−３：ビスフェノールＡジβメチルグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基
これらは以下同じ
【００５９】
試験区分２（式２で示される芳香族化合物の合成）
・芳香族化合物（Ｂ−１）の合成
フラスコにビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（ｐ＝２）９０８ｇ（１．０モル）、ラウリン酸４００ｇ（２．０モル）及び触媒としてトリエチルアミン０．７ｇを仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら１２０℃に加温した。同温度で１０時間反応を続けて合成物を得た。合成物を分析したところ、式２において、Ｘ３及びＸ４がドデシルカルボニルオキシ基、ｐが２、Ｙ２がビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物から全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ２が水素原子である場合の芳香族化合物（Ｂ−１）であった。
【００６０】
・芳香族化合物（Ｂ−２）〜（Ｂ−４）の合成
芳香族化合物（Ｂ−１）の合成の場合と同様にして、芳香族化合物（Ｂ−２）〜（Ｂ−４）を合成した。以上で合成した各芳香族化合物の内容を表２にまとめて示した。
【００６１】
【表２】
【００６２】
表２において、
Ｙ−４：ビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（ｐ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−５：ビスフェノールＦジグリシジルエーテル縮合物（ｐ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−６：ビスフェノールＡジβメチルグリシジルエーテル縮合物（ｐ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基
これらは以下同じ
【００６３】
試験区分３（式３で示される芳香族化合物の合成）
・芳香族化合物（Ｃ−１）の合成
フラスコにビスフェノールＡジグリシジルエーテル６８０ｇ（２．０モル）、ラウリル酸４００ｇ（２．０モル）及び触媒としてトリエチルアミン０．７ｇを仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら１２０℃に加温し、同温度で１０時間反応を続けた。更にアジピン酸１４６ｇ（１．０モル）を仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら１２０℃に加温し、同温度で１０時間反応を続けて合成物を得た。合成物を分析したところ、式３において、Ｘ５がドデシルカルボニルオキシ基、Ｘ８がアジピン酸の全てのヒドロキシル基から水素を除いた残基、ｑが２、Ｙ３がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ３が水素原子である場合の芳香族化合物（Ｃ−１）であった。
【００６４】
・芳香族化合物（Ｃ−２）〜（Ｃ−４）の合成
芳香族化合物（Ｃ−１）の合成の場合と同様にして、芳香族化合物（Ｃ−２）〜（Ｃ−４）を合成した。以上で合成した各芳香族化合物の内容を表３にまとめて示した。
【００６５】
【表３】
【００６６】
表３において、
Ｘ−１：アジピン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基
Ｘ−２：フタル酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基
Ｘ−３：セバシン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基
これらは以下同じ
【００６７】
試験区分４（式４で示される芳香族化合物の合成）
・芳香族化合物（Ｄ−１）の合成
フラスコにビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（ｒ＝２）１８１６ｇ（２．０モル）、ラウリル酸４００ｇ（２．０モル）及び触媒としてトリエチルアミン１．２ｇを仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら１２０℃に加温し、同温度で１０時間反応を続けた。更にアジピン酸１４６ｇ（１．０モル）を仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら１２０℃に加温し、同温度で１０時間反応を続けて合成物を得た。合成物を分析したところ、式４において、Ｘ６がドデシルカルボニルオキシ基、Ｘ９がアジピン酸の全てのヒドロキシル基から水素原子を除いた残基、ｒが２、ｓが２、Ｙ４がビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（ｒ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ４が水素原子である場合の芳香族化合物（Ｄ−１）であった。
【００６８】
・芳香族化合物（Ｄ−２）〜（Ｄ−４）の合成
芳香族化合物（Ｄ−１）の合成の場合と同様にして、芳香族化合物（Ｄ−２）〜（Ｄ−４）を合成した。以上で合成した各芳香族化合物の内容を表４にまとめて示した。
【００６９】
【表４】
【００７０】
試験区分５（式５で示される芳香族化合物の合成）
・芳香族化合物（Ｅ−１）の合成
フラスコにテトラヒドロキシフェニルメタンテトラグリシジルエーテル６２２ｇ（１．０モル）、ラウリル酸８００ｇ（４．０モル）及び触媒としてトリエチルアミン０．７ｇを仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら１２０℃に加温し、同温度で１０時間反応を続けて合成物を得た。合成物を分析したところ、式５において、Ｘ７がドデシルカルボニルオキシ基、ｔが４、Ｙ５がテトラヒドロキシフェニルメタンテトラグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ５が水素原子である場合の芳香族化合物（Ｅ−１）であった。
【００７１】
・芳香族化合物（Ｅ−２）、（Ｅ−３）、（ｅ−１）及び（ｅ−２）の合成
芳香族化合物（Ｅ−１）の合成の場合と同様にして、芳香族化合物（Ｅ−２）、（Ｅ−３）、（ｅ−１）及び（ｅ−２）を合成した。以上で合成した各芳香族化合物の内容を表５にまとめて示した。
【００７２】
【表５】
【００７３】
表５において、
Ｙ−７：テトラヒドロキシフェニルメタンテトラグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−８：レゾルシノールジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−９：フェノールノボラックグリシジルエーテル（縮合度＝６）から全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−１０：グリセリントリグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−１１：ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル（分子量＝４００）から全てのグリシジル基を除いた残基
【００７４】
試験区分６（処理剤の調製）
・実施例１〜３８及び比較例１〜３、６、７、９〜１３｛処理剤（Ｐ−１）〜（Ｐ−３８）及び（Ｑ−１）〜（Ｑ−３）、（Ｑ−６）、（Ｑ−７）、（Ｑ−９）〜（Ｑ−１３）の調製｝
試験区分１で合成した芳香族化合物（Ａ−１）７０部と表３に記載の界面活性剤（Ｎ−１）３０部とを混合して実施例１の処理剤（Ｐ−１）を調製した。同様にして、実施例２〜３８の処理剤（Ｐ−２）〜（Ｐ−３８）、比較例１〜３の処理剤（Ｑ−１）〜（Ｑ−３）、比較例６及び７の処理剤（Ｑ−６）及び（Ｑ−７）、比較例９〜１３の処理剤（Ｑ−９）〜（Ｑ−１３）を調製した。これらの内容を表６及び表７にまとめて示した。
【００７５】
・比較例４、５及び８｛処理剤（Ｑ−４）、（Ｑ−５）及び（Ｑ−８）の調製｝
ビスフェノールＡのエチレンオキサイド２モル付加物とラウリン酸とのモノエステルに更にアジピン酸を反応させたエステル／ジエチレントリアミン１モルとステアリン酸２モルとのアミド化合物のエチレンオキサイド１０モル付加物＝６０／４０（重量比）の混合物として比較例４の処理剤（Ｑ−４）を調製した。同様にして、比較例５及び８の処理剤（Ｑ−５）及び（Ｑ−８）を調製した。これらの内容を表７にまとめて示した。
【００７６】
試験区分７（炭素繊維製造用アクリルフィラメントへの処理剤の付着及び評価）
・炭素繊維製造用アクリルフィラメントへの処理剤の付着
試験区分６で調製した処理剤３０部に水７０部を加え、ホモジナイザーを用いて水性エマルジョンとした。この水性エマルジョンを常法により製造したアクリルフィラメント｛１８０００デシテックス（１６０００デニール）／１２０００フィラメント｝に浸漬給油法にて付着させた後、乾熱ローラーを用い、１１５℃×４秒間乾燥してプレカーサートウとした。このプレカーサートウを２４０℃の強制循環式オーブン中で６０分間耐炎化処理して耐炎化繊維とし、次いでこの耐炎化繊維を窒素雰囲気中３００〜１８００℃の温度勾配を持つ焼成炉で５０分間焼成して炭素繊維とした。
【００７７】
・処理剤の付着量の測定
ＪＩＳ−Ｌ１０７３（合成繊維フィラメント糸試験方法）に準拠し、抽出溶剤としてノルマルヘキサン／エタノール＝７０／３０（容量比）の混合溶剤を用いて、前記プレカーサートウへの処理剤の付着量を測定した。結果を表６及び表７にまとめて示した。
【００７８】
・融着防止性の評価
前記耐炎化繊維について任意の１０ヶ所から２cm長の短繊維１０片を切り出し、試料片とした。この試料片を白紙上で軽く振盪して、その融着状態を肉眼観察した。同様の試験を５回行ない、下記の基準で融着防止性を評価した。
◎：融着なし
○：融着ごく僅かあり
△：融着ややあり
×：融着大
【００７９】
・焼成炉内汚染物質の発生防止性の評価
前記耐炎化繊維５０kgを炭素繊維とする際の焼成炉内の汚染状態を肉眼観察した。同様の試験を５回行ない、次の基準で評価した。
◎：汚染はなく、工程通過性に問題なし
○：汚染はごく僅かあるが、工程通過性に問題なし
△：汚染が明らかにあり、工程通過性に問題あり
×：汚染が著しく、工程通過性に問題あり
【００８０】
【表６】
【００８１】
【表７】
【００８２】
表６及び表７において、
評価１：融着防止性
評価２：焼成炉内汚染物質の発生防止性
付着量：アクリルフィラメントに対する処理剤の付着量（％）
比率：重量比
【００８３】
芳香族化合物（Ａ−１）〜（Ａ−４）：試験区分１で合成した芳香族化合物
芳香族化合物（Ｂ−１）〜（Ｂ−４）：試験区分２で合成した芳香族化合物
芳香族化合物（Ｃ−１）〜（Ｃ−４）：試験区分３で合成した芳香族化合物
芳香族化合物（Ｄ−１）〜（Ｄ−４）：試験区分４で合成した芳香族化合物
芳香族化合物（Ｅ−１）〜（Ｅ−３）、（ｅ−１）及び（ｅ−２）：試験区分５で合成した芳香族化合物
Ｓ−１：数平均分子量８０００のアミノ変性ポリシロキサン
Ｓ−２：数平均分子量２００００のアミノ変性ポリシロキサン
Ｓ−３：数平均分子量４５０００のアミノ変性ポリシロキサン
Ｎ−１：α−ドデシル−ω−ヒドロキシ−ポリオキシエチレン（ｎ＝１０）
Ｎ−２：α−(ｐ−ドデシルフェニル）−ω−ヒドロキシ−ポリオキシエチレン（ｎ＝６）
Ｎ−３：ポリオキシエチレン（ｎ＝２５）硬化ヒマシ油
【００８４】
Ｆ−１：ビスフェノールＡのエチレンオキサイド２モル付加物とラウリン酸とのモノエステルに更にアジピン酸を反応させたエステル／ジエチレントリアミン１モルとステアリン酸２モルとのアミド化合物のエチレンオキサイド１０モル付加物＝６０／４０（重量比）の混合物
Ｆ−２：アジピン酸１．５モルと硬化ヒマシ油のエチレンオキサイド２０モル付加物１モルとの縮合物に更にオレイン酸ジエタノールアミド０．８モルを反応させた末端アミド化合物／ジエチレントリアミン１モルとステアリン酸２モルとを反応させたアミド化合物のエチレンオキサイド１０モル付加物＝７０／３０（重量比）の混合物
Ｆ−３：ビスフェノールＡのエチレンオキサイド２モル付加物とオレイン酸とのジエステル
Ｆ−４：トリベンジルフェノールのエチレンオキサイド１０モル付加物とフタル酸とのジエステル
Ｆ−５：α−メチルスチリルフェノールのエチレンオキサイド４９モル付加物とアジピン酸とのジエステル
Ｆ−６：ビスフェノールＡのエチレンオキサイド２モル付加物と乳酸とラウリン酸とのテトラエステル
Ｆ−７：パラクミルフェニルオキシエチレート１モルとエチルアルコール１モルとアジピン酸１モルとのジエステル
Ｆ−８：オレイルアルコールのエチレンオキサイド５モル付加物と安息香酸とのエステル
Ｆ−９：椰子油還元アルコールと安息香酸とのエステル
Ｆ−１０：ジエチレントリアミン・ジベヘニン酸アミドとビスフェノールＡジグリシジルエーテル架橋体
【００８５】
【発明の効果】
既に明らかなように、以上説明した本発明には、炭素繊維の製造において、耐炎化工程での耐炎化繊維相互の融着防止と炭素化工程での焼成炉内汚染物質の発生防止とを同時に且つ充分に図ることができるという効果がある。
【発明の属する技術分野】
本発明は炭素繊維製造用合成繊維処理剤（以下、単に処理剤という）及び炭素繊維製造用合成繊維の処理方法（以下、単に処理方法という）に関する。ピッチ繊維やアクリル繊維から炭素繊維を製造する場合、高品質の炭素繊維を低コストで製造するため、耐炎化工程では耐炎化繊維相互の融着防止を図ることが要求され、また炭素化工程では焼成炉内汚染物質の発生防止を図ることが要求される。本発明はかかる要求に応える処理剤及び処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、処理剤としては、いずれもその潤滑剤として、ビスフェノールＡのアルキレンオキサイド付加物の脂肪酸エステルと、アミド化合物のアルキレンオキサイド付加物との混合物を含有するもの（例えば特許文献１参照）、二塩基酸とオキシアルキレン単位を有するポリオールの縮合物と脂肪族アルカノールアミドとを反応させて得られる末端にアミド基を有する化合物と、アミド化合物のアルキレンオキサイド付加物との混合物を含有するもの（例えば特許文献２参照）、クミルフェノール誘導体を含有するもの（例えば特許文献３参照）、脂肪酸アミド架橋体を含有するもの（例えば特許文献４参照）等が知られている。ところが、これら従来の処理剤には、炭素化工程において焼成炉内汚染物質の発生防止を相応に図ることができるものの、炭素化工程前の耐炎化工程において、耐炎化繊維相互の融着を充分に防止できないという問題がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−７８３４０号公報
【特許文献２】
特開平９−７８３４１号公報
【特許文献３】
特開平１１−１８１６７５号公報
【特許文献４】
特開２００１−２０７３８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、ピッチ繊維やアクリル繊維から炭素繊維を製造する場合に、耐炎化工程での耐炎化繊維相互の融着防止と炭素化工程での焼成炉内汚染物質の発生防止とを同時に且つ充分に図ることができる処理剤及び処理方法を提供する処にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明者らは、上記の課題を解決するべく研究した結果、潤滑剤として特定の芳香族化合物を含有する処理剤を用いることが正しく好適であることを見出した。
【０００６】
すなわち本発明は、潤滑剤として下記の式１、式２、式３、式４又は式５で示される芳香族化合物から選ばれる一つ又は二つ以上を含有して成ることを特徴とする炭素繊維製造用合成繊維処理剤に係る。
【０００７】
【式１】
【式２】
【式３】
【式４】
【式５】
式１〜式５において、
Ｘ１〜Ｘ７：炭素数２〜２２の脂肪族モノカルボン酸の水酸基から水素原子を除いた残基
Ｘ８、Ｘ９：炭素数３〜２２の２〜１０価のポリカルボン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基
Ｙ１〜Ｙ４：芳香族ジグリシジル化合物から全てのグリシジル基を除いた残基Ｙ５：２〜１０価の芳香族ポリグリシジル化合物から全てのグリシジル基を除いた残基
Ｒ１〜Ｒ５：水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基
ｐ：１〜２２の整数
ｑ：２〜１０の整数
ｒ：１〜２２の整数
ｓ：２〜１０の整数
ｔ：２〜１０の整数
【００１３】
また本発明は、前記のような本発明に係る処理剤を、炭素繊維製造用合成繊維に対し０．２〜１．５重量％となるよう付着させることを特徴とする処理方法に係る。
【００１４】
先ず、本発明に係る処理剤について説明する。本発明に係る処理剤は、潤滑剤として式１、式２、式３、式４又は式５で示される芳香族化合物から選ばれる一つ又は二つ以上を含有して成るものである。潤滑剤として用いる式１で示される芳香族化合物は、芳香族ジグリシジル化合物１モル当たり、脂肪族モノカルボン酸２モルをエステル化反応させたものである。
【００１５】
式１で示される芳香族化合物において、合成に供する芳香族ジグリシジル化合物としては、１）ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、２）ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、３）ビスフェノールＡジβメチルグリシジルエーテルが挙げられるが、なかでもビスフェノールＡジグリシジルエーテルが好ましい。
【００１６】
式１で示される芳香族化合物において、合成に供する脂肪族モノカルボン酸としては、１）酢酸、ヘキサン酸、デカン酸、ドデカン酸、オクタデカン酸、ドコサン酸、２−エチルヘキサン酸、イソオクタデカン酸等の炭素数２〜２２の飽和脂肪族モノカルボン酸、２）アクリル酸、９−デセン酸、９−テトラデセン酸、９−オクタデセン酸、１３−ドコセン酸等の炭素数２〜２２の不飽和脂肪族モノカルボン酸が挙げられるが、なかでも炭素数１２〜２２の飽和脂肪族モノカルボン酸又は炭素数１８〜２２の不飽和脂肪族モノカルボン酸が好ましい。
【００１７】
式１で示される芳香族化合物は、公知の合成方法で合成できる。これには例えば、アルカリ触媒の存在下に、芳香族ジグリシジル化合物１モル当たり、脂肪族モノカルボン酸２モルをエステル化反応させる方法が挙げられる。
【００１８】
潤滑剤として用いる式２で示される芳香族化合物は、縮合度が２〜２３（式２中のｐが１〜２２）の縮合型芳香族ジグリシジル化合物１モル当たり、脂肪族モノカルボン酸２モルをエステル化反応させたものである。かかる脂肪族モノカルボン酸は、式１で示される芳香族化合物について前記した脂肪族モノカルボン酸と同じものである。
【００１９】
式２で示される芳香族化合物において、合成に供する縮合度が２〜２３の縮合型芳香族ジグリシジル化合物としては、１）ビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物、２）ビスフェノールＦジグリシジルエーテル縮合物、３）ビスフェノールＡジβメチルグリシジルエーテル縮合物等が挙げられるが、なかでもビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物が好ましく、縮合度が２〜７（ｐが１〜６）のビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物がより好ましい。式２で示される芳香族化合物も、式１で示される芳香族化合物について前記した方法と同様の方法で合成できる。
【００２０】
潤滑剤として用いる式３で示される芳香族化合物は、炭素数３〜２２の２〜１０価のポリカルボン酸１モル当たり、該ポリカルボン酸の価数と同じモル数ずつの芳香族ジグリシジル化合物及び脂肪族モノカルボン酸を用いてエステル化反応させたものである。かかる芳香族ジグリシジル化合物は、式１で示される芳香族化合物について前記した芳香族ジグリシジル化合物と同じものであり、また該脂肪族モノカルボン酸も、式１で示される芳香族化合物について前記した脂肪族モノカルボン酸と同じものである。
【００２１】
式３で示される芳香族化合物において、合成に供する炭素数３〜２２の２〜１０価のポリカルボン酸としては、１）マロン酸、アジピン酸、イタコン酸、セバシン酸、ペンタデセニルコハク酸等の炭素数３〜２２の２〜１０価の脂肪族ポリカルボン酸、２）フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸等の炭素数８〜２２の２〜１０価の芳香族ポリカルボン酸が挙げられるが、なかでも炭素数４〜１２の２〜１０価の脂肪族ポリカルボン酸又は炭素数８〜１２の２〜１０価の芳香族ポリカルボン酸が好ましい。
【００２２】
式３で示される芳香族化合物は、公知の合成方法で合成できる。これには例えば、アルカリ触媒の存在下に、ポリカルボン酸１モル当たり、該ポリカルボン酸の価数と同じモル数ずつの芳香族ジグリシジル化合物及び脂肪族モノカルボン酸を用いてエステル化反応させる方法が挙げられる。
【００２３】
潤滑剤として用いる式４で示される芳香族化合物は、縮合度が２〜２３（式４中のｒが１〜２２）の縮合型芳香族ジグリシジル化合物と脂肪族モノカルボン酸と炭素数３〜２２の２〜１０価のポリカルボン酸とを、該ポリカルボン酸１モル当たり、該ポリカルボン酸の価数と同じモル数ずつの該縮合型芳香族ジグリシジル化合物及び該脂肪族モノカルボン酸を用いてエステル化反応させたものである。かかる縮合型芳香族ジグリシジル化合物は、式２で示される芳香族化合物について前記した縮合型芳香族ジグリシジルエーテルと同じものであり、また該脂肪族モノカルボン酸は、式１で示される芳香族化合物について前記した脂肪族モノカルボン酸と同じものであって、更に該ポリカルボン酸は、式３で示される芳香族化合物について前記したポリカルボン酸と同じものである。式４で示される芳香族化合物も、式３で示される芳香族化合物と同様の方法で合成できる。
【００２４】
潤滑剤として用いる式５で示される芳香族化合物は、２〜１０価の芳香族ポリグリシジル化合物１モル当たり、該芳香族ポリグリシジル化合物の価数と同じモル数の脂肪族モノカルボン酸をエステル化反応させたものである。かかる脂肪族モノカルボン酸は、式１で示される芳香族化合物について前記した脂肪族モノカルボン酸と同じものである。
【００２５】
式５で示される芳香族化合物において、合成に供する２〜１０価の芳香族ポリグリシジル化合物としては、１）レゾルシノールジグリシジルエーテル、ｐ−オキシ安息香酸ジグリシジルエステル及びフタル酸ジグリシジルエステル等の２価の芳香族ジグリシジル化合物、２）テトラヒドロキシフェニルメタンテトラグリシジルエーテル等の４価の芳香族ポリグリシジルエーテル、３）フェノールノボラックグリシジルエーテル及びオルソクレゾールノボラックグリシジルエーテル等の多価の芳香族ポリグリシジル化合物等が挙げられるが、なかでもテトラヒドロキシフェニルメタンテトラグリシジルエーテルが好ましい。
【００２６】
式５で示される芳香族化合物は、公知の合成方法で合成できる。これには例えば、アルカリ触媒の存在下に、２〜１０価の芳香族ポリグリシジル化合物１モル当たり、該芳香族ポリグリシジル化合物の価数と同じモル数の脂肪族モノカルボン酸をエステル化反応させる方法が挙げられる。
【００２７】
以上説明した式１、式２、式３、式４又は式５で示される芳香族化合物の含有割合は、処理剤中、１５〜７５重量％とするのが好ましく、３０〜６０重量％とするのがより好ましい。
【００２８】
本発明に係る処理剤は、潤滑剤として式１、式２、式３、式４又は式５で示される芳香族化合物から選ばれる一つ又は二つ以上を含有するものであるが、更にアミノ変性ポリシロキサンを含有することができる。アミノ変性ポリシロキサンとしては、数平均分子量４０００〜５００００のものが好ましく、数平均分子量１００００〜３００００のものがより好ましい。アミノ変性ポリシロキサンの含有割合は、処理剤中、１０〜４５重量％とするのが好ましく、１５〜３５重量％とするのがより好ましい。かかるアミノ変性ポリシロキサンの具体例としては、主鎖がポリジメチルシロキサンであって、側鎖にアミノ基を有するアミノ変性ポリシロキサン、主鎖の末端にアミノ基を有するアミノ変性ポリシロキサン、主鎖の側鎖と主鎖の末端の双方にアミノ基を有するアミノ変性ポリシロキサンが挙げられる。
【００２９】
本発明に係る処理剤は、潤滑剤として式１、式２、式３、式４又は式５で示される芳香族化合物から選ばれる一つ又は二つ以上を含有するものであるが、更に界面活性剤を含有することができる。この場合、更に加えて前記したアミノ変性ポリシロキサンをも含有することができる。かかる界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤が好ましい。かかる非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレン多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレングリコール脂肪酸エステル、脂肪族アルコールのポリオキシアルキレングリコールエーテル、脂肪族アミンのポリオキシアルキレングリコールエーテル、アルキル置換フェノールのポリオキシアルキレングリコールエーテル及び多価アルコール部分脂肪酸エステル等が挙げられる。かかる非イオン性界面活性剤のオキシアルキレン単位の繰り返し数、オキシアルキレン単位の種類及びオキシアルキレン単位の繰り返しの形態は、本発明に係る処理剤の水性液を調製する場合、該水性液に所望の乳化性若しくは分散性が得られるよう適宜に選択することができる。
【００３０】
界面活性剤の含有割合は、処理剤中、５〜６０重量％とするが好ましく、７〜３５重量％とするのがより好ましい。
【００３１】
以上、本発明に係る処理剤について説明したが、該処理剤を、潤滑剤としての芳香族化合物、アミノ変性ポリシロキサン及び界面活性剤で構成する場合、芳香族化合物を３０〜６０重量％、アミノ変性ポリシロキサンを１５〜３５重量％及び界面活性剤を７〜３５重量％（合計１００重量％）含有するものが最も好ましい。
【００３２】
次に、本発明に係る処理方法について説明する。本発明に係る処理方法では、以上説明した本発明に係る処理剤を炭素繊維製造用合成繊維に対し０．２〜１．５重量％となるように、好ましくは０．３〜１．２重量％となるよう、より好ましくは０．４〜１．０重量％となるよう付着させる。
【００３３】
本発明に係る処理剤を炭素繊維製造用合成繊維に付着させる方法としては、浸漬給油法、ローラー給油法、計量ポンプを用いたガイド給油法、スプレー給油法等の公知の方法が挙げられるが、浸漬給油法、ローラー給油法、計量ポンプを用いたガイド給油法が好ましい。
【００３４】
本発明に係る処理剤を炭素繊維製造用合成繊維に付着させるに当たり、該処理剤はその水性液、その有機溶剤溶液、又は４０〜８０℃に加温して均一な液体としたものをそのままの形で用いることができるが、水性液として用いるのが好ましい。本発明に係る処理剤を炭素繊維製造用合成繊維へ付着させるに際しては、合目的的に他の成分、例えば制電剤、抗酸化剤、防腐剤、防錆剤等を併用することができるが、その使用量は可及的に少量とするのが好ましい。
【００３５】
本発明に係る処理剤及び処理方法は炭素繊維製造用のピッチ繊維又はアクリル繊維に適用できるが、アクリル繊維に適用する場合により効果が高い。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る処理剤及び処理方法の実施形態としては、次の１）〜１８）が挙げられる。
１）下記の潤滑剤（Ａ−１）７０重量％及び下記の界面活性剤（Ｎ−１）３０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−１）。そしてこの処理剤（Ｐ−１）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−１）として１．０重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ａ−１）：式１で示される芳香族化合物であって、式１中のＸ１及びＸ２がドデシルカルボニルオキシ基、Ｙ１がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ１が水素原子である場合の芳香族化合物。
界面活性剤（Ｎ−１）：α−ドデシル−ω−ヒドロキシ−ポリオキシエチレン（オキシエチレン単位の繰り返し数が１０、以下ｎ＝１０とする）
【００３７】
２）下記の潤滑剤（Ａ−２）６０重量％、及び下記の界面活性剤（Ｎ−２）４０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−２）。そしてこの処理剤（Ｐ−２）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−２）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ａ−２）：式１で示される芳香族化合物であって、式１中のＸ１が９−オクタデセニルカルボニルオキシ基、Ｘ２がドデシルカルボニルオキシ基、Ｙ１がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ１が水素原子である場合の芳香族化合物。
界面活性剤（Ｎ−２）：α−(ｐ−ドデシルフェニル）−ω−ヒドロキシ−ポリオキシエチレン（ｎ＝６）
【００３８】
３）下記の潤滑剤（Ｂ−１）７０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）３０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−５）。そしてこの処理剤（Ｐ−５）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−５）として１．０重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ｂ−１）：式２で示される芳香族化合物であって、式２中のＸ３及びＸ４がドデシルカルボニルオキシ基、ｐが２、Ｙ２がビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（Ｐ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ２が水素原子である場合の芳香族化合物。
【００３９】
４）下記の潤滑剤（Ｂ−２）６０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−２）４０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−６）。そしてこの処理剤（Ｐ−６）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−６）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ｂ−２）：式２で示される芳香族化合物であって、式２中のＸ３が９−オクタデセニルカルボニルオキシ基、Ｘ４がドデシルカルボニルオキシ基、ｐが２、Ｙ２がビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（Ｐ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ２が水素原子である場合の芳香族化合物。
【００４０】
５）下記の潤滑剤（Ｃ−１）７０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）３０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−９）。そしてこの処理剤（Ｐ−９）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−９）として１．０重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ｃ−１）：式３で示される芳香族化合物であって、式３中のＸ５がドデシルカルボニルオキシ基、Ｘ８がアジピン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基、ｑが２、Ｙ３がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ３が水素原子である場合の芳香族化合物。
【００４１】
６）下記の潤滑剤（Ｃ−２）６０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−２）４０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−１０）。そしてこの処理剤（Ｐ−１０）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−１０）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ｃ−２）：式３で示される芳香族化合物であって、式３中のＸ５が９−オクタデセニルカルボニルオキシ基、Ｘ８がフタル酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基、ｑが２、Ｙ３がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ３が水素原子である場合の芳香族化合物。
【００４２】
７）下記の潤滑剤（Ｄ−１）７０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）３０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−１３）。そしてこの処理剤（Ｐ−１３）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−１３）として１．０重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ｄ−１）：式４で示される芳香族化合物であって、式４中のＸ５がドデシルカルボニルオキシ基、Ｘ９がアジピン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基、ｒが２、ｓが２、Ｙ４がビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（ｒ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ４が水素原子である場合の芳香族化合物。
【００４３】
８）下記の潤滑剤（Ｄ−２）６０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−２）４０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−１４）。そしてこの処理剤（Ｐ−１４）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−１４）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ｄ−２）：式４で示される芳香族化合物であって、式４中のＸ６が９−オクタデセニルカルボニルオキシ基、Ｘ９がフタル酸の全てのヒドロキシル基から水素を除いた残基、ｒが２、ｓが２、Ｙ４がビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（ｒ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ４が水素原子である場合の芳香族化合物。
【００４４】
９）下記の潤滑剤（Ｅ−１）３０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）７０重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−１７）。そしてこの処理剤（Ｐ−１７）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−１７）として１．０重量％となるよう付着させる処理方法。
潤滑剤（Ｅ−１）：式５で示される芳香族化合物であって、式５中のＸ７がドデシルカルボニルオキシ基、ｔが４、Ｙ５がテトラヒドロキシフェニルメタンテトラグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ５が水素原子である場合の芳香族化合物。
【００４５】
１０）前記の潤滑剤（Ａ−１）４８重量％、数平均分子量８０００のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−１）３５重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）１７重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−２０）。そしてこの処理剤（Ｐ−２０）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−２０）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
【００４６】
１１）前記の潤滑剤（Ａ−２）３５重量％、数平均分子量２００００のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−２）３０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−２）３５重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−２１）。そしてこの処理剤（Ｐ−２１）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−２１）として０．４重量％となるよう付着させる処理方法。
【００４７】
１２）前記の潤滑剤（Ｂ−１）４８重量％、前記のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−１）３５重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）１７重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−２４）。そしてこの処理剤（Ｐ−２４）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−２４）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
【００４８】
１３）前記の潤滑剤（Ｂ−２）３５重量％、前記のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−２）３０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−２）３５重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−２５）。そしてこの処理剤（Ｐ−２５）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−２５）として０．４重量％となるよう付着させる処理方法。
【００４９】
１４）前記の潤滑剤（Ｃ−１）４８重量％、前記のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−１）３５重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）１７重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−２８）。そしてこの処理剤（Ｐ−２８）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−２８）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
【００５０】
１５）前記の潤滑剤（Ｃ−２）３５重量％、前記のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−２）３０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）３５重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−２９）。そしてこの処理剤（Ｐ−２９）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−２９）として０．４重量％となるよう付着させる処理方法。
【００５１】
１６）前記の潤滑剤（Ｄ−１）４８重量％、前記のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−１）３５重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）１７重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−３２）。そしてこの処理剤（Ｐ−３２）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−３２）として０．８重量％となるよう付着させる処理方法。
【００５２】
１７）前記の潤滑剤（Ｄ−２）３５重量％、前記のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−２）３０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）３５重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−３３）。そしてこの処理剤（Ｐ−３３）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−３３）として０．４重量％となるよう付着させる処理方法。
【００５３】
１８）前記の潤滑剤（Ｅ−１）３５重量％、前記のアミノ変性ポリシロキサン（Ｓ−１）３０重量％、及び前記の界面活性剤（Ｎ−１）３５重量％（合計１００重量％）から成る処理剤（Ｐ−３６）。そしてこの処理剤（Ｐ−３６）を水性液となし、炭素繊維製造用アクリルフィラメントに、処理剤（Ｐ−３６）として０．６重量％となるよう付着させる処理方法。
【００５４】
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、本発明が該実施例に限定されるというものではない。尚、以下の実施例等において、別に記載しない限り、部は重量部、％は重量％である。
【００５５】
【実施例】
試験区分１（式１で示される芳香族化合物の合成）
・芳香族化合物（Ａ−１）の合成
フラスコにビスフェノールＡジグリシジルエーテル３４０ｇ（１．０モル）、ラウリン酸４００ｇ（２．０モル）及び触媒としてトリエチルアミン０．４ｇを仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら１２０℃に加温した。同温度で１０時間反応を続けて合成物を得た。合成物を分析したところ、式１において、Ｘ１及びＸ２がドデシルカルボニルオキシ基、Ｙ１がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ１が水素原子である場合の芳香族化合物（Ａ−１）であった。
【００５６】
・芳香族化合物（Ａ−２）〜（Ａ−４）の合成
芳香族化合物（Ａ−１）の合成の場合と同様にして、芳香族化合物（Ａ−２）〜（Ａ−４）を合成した。以上で合成した各芳香族化合物の内容を表１にまとめて示した。
【００５７】
【表１】
表１において、
Ｙ−１：ビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−２：ビスフェノールＦジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−３：ビスフェノールＡジβメチルグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基
これらは以下同じ
【００５９】
試験区分２（式２で示される芳香族化合物の合成）
・芳香族化合物（Ｂ−１）の合成
フラスコにビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（ｐ＝２）９０８ｇ（１．０モル）、ラウリン酸４００ｇ（２．０モル）及び触媒としてトリエチルアミン０．７ｇを仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら１２０℃に加温した。同温度で１０時間反応を続けて合成物を得た。合成物を分析したところ、式２において、Ｘ３及びＸ４がドデシルカルボニルオキシ基、ｐが２、Ｙ２がビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物から全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ２が水素原子である場合の芳香族化合物（Ｂ−１）であった。
【００６０】
・芳香族化合物（Ｂ−２）〜（Ｂ−４）の合成
芳香族化合物（Ｂ−１）の合成の場合と同様にして、芳香族化合物（Ｂ−２）〜（Ｂ−４）を合成した。以上で合成した各芳香族化合物の内容を表２にまとめて示した。
【００６１】
【表２】
表２において、
Ｙ−４：ビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（ｐ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−５：ビスフェノールＦジグリシジルエーテル縮合物（ｐ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−６：ビスフェノールＡジβメチルグリシジルエーテル縮合物（ｐ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基
これらは以下同じ
【００６３】
試験区分３（式３で示される芳香族化合物の合成）
・芳香族化合物（Ｃ−１）の合成
フラスコにビスフェノールＡジグリシジルエーテル６８０ｇ（２．０モル）、ラウリル酸４００ｇ（２．０モル）及び触媒としてトリエチルアミン０．７ｇを仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら１２０℃に加温し、同温度で１０時間反応を続けた。更にアジピン酸１４６ｇ（１．０モル）を仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら１２０℃に加温し、同温度で１０時間反応を続けて合成物を得た。合成物を分析したところ、式３において、Ｘ５がドデシルカルボニルオキシ基、Ｘ８がアジピン酸の全てのヒドロキシル基から水素を除いた残基、ｑが２、Ｙ３がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ３が水素原子である場合の芳香族化合物（Ｃ−１）であった。
【００６４】
・芳香族化合物（Ｃ−２）〜（Ｃ−４）の合成
芳香族化合物（Ｃ−１）の合成の場合と同様にして、芳香族化合物（Ｃ−２）〜（Ｃ−４）を合成した。以上で合成した各芳香族化合物の内容を表３にまとめて示した。
【００６５】
【表３】
表３において、
Ｘ−１：アジピン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基
Ｘ−２：フタル酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基
Ｘ−３：セバシン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基
これらは以下同じ
【００６７】
試験区分４（式４で示される芳香族化合物の合成）
・芳香族化合物（Ｄ−１）の合成
フラスコにビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（ｒ＝２）１８１６ｇ（２．０モル）、ラウリル酸４００ｇ（２．０モル）及び触媒としてトリエチルアミン１．２ｇを仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら１２０℃に加温し、同温度で１０時間反応を続けた。更にアジピン酸１４６ｇ（１．０モル）を仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら１２０℃に加温し、同温度で１０時間反応を続けて合成物を得た。合成物を分析したところ、式４において、Ｘ６がドデシルカルボニルオキシ基、Ｘ９がアジピン酸の全てのヒドロキシル基から水素原子を除いた残基、ｒが２、ｓが２、Ｙ４がビスフェノールＡジグリシジルエーテル縮合物（ｒ＝２）から全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ４が水素原子である場合の芳香族化合物（Ｄ−１）であった。
【００６８】
・芳香族化合物（Ｄ−２）〜（Ｄ−４）の合成
芳香族化合物（Ｄ−１）の合成の場合と同様にして、芳香族化合物（Ｄ−２）〜（Ｄ−４）を合成した。以上で合成した各芳香族化合物の内容を表４にまとめて示した。
【００６９】
【表４】
試験区分５（式５で示される芳香族化合物の合成）
・芳香族化合物（Ｅ−１）の合成
フラスコにテトラヒドロキシフェニルメタンテトラグリシジルエーテル６２２ｇ（１．０モル）、ラウリル酸８００ｇ（４．０モル）及び触媒としてトリエチルアミン０．７ｇを仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら１２０℃に加温し、同温度で１０時間反応を続けて合成物を得た。合成物を分析したところ、式５において、Ｘ７がドデシルカルボニルオキシ基、ｔが４、Ｙ５がテトラヒドロキシフェニルメタンテトラグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ５が水素原子である場合の芳香族化合物（Ｅ−１）であった。
【００７１】
・芳香族化合物（Ｅ−２）、（Ｅ−３）、（ｅ−１）及び（ｅ−２）の合成
芳香族化合物（Ｅ−１）の合成の場合と同様にして、芳香族化合物（Ｅ−２）、（Ｅ−３）、（ｅ−１）及び（ｅ−２）を合成した。以上で合成した各芳香族化合物の内容を表５にまとめて示した。
【００７２】
【表５】
表５において、
Ｙ−７：テトラヒドロキシフェニルメタンテトラグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−８：レゾルシノールジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−９：フェノールノボラックグリシジルエーテル（縮合度＝６）から全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−１０：グリセリントリグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基
Ｙ−１１：ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル（分子量＝４００）から全てのグリシジル基を除いた残基
【００７４】
試験区分６（処理剤の調製）
・実施例１〜３８及び比較例１〜３、６、７、９〜１３｛処理剤（Ｐ−１）〜（Ｐ−３８）及び（Ｑ−１）〜（Ｑ−３）、（Ｑ−６）、（Ｑ−７）、（Ｑ−９）〜（Ｑ−１３）の調製｝
試験区分１で合成した芳香族化合物（Ａ−１）７０部と表３に記載の界面活性剤（Ｎ−１）３０部とを混合して実施例１の処理剤（Ｐ−１）を調製した。同様にして、実施例２〜３８の処理剤（Ｐ−２）〜（Ｐ−３８）、比較例１〜３の処理剤（Ｑ−１）〜（Ｑ−３）、比較例６及び７の処理剤（Ｑ−６）及び（Ｑ−７）、比較例９〜１３の処理剤（Ｑ−９）〜（Ｑ−１３）を調製した。これらの内容を表６及び表７にまとめて示した。
【００７５】
・比較例４、５及び８｛処理剤（Ｑ−４）、（Ｑ−５）及び（Ｑ−８）の調製｝
ビスフェノールＡのエチレンオキサイド２モル付加物とラウリン酸とのモノエステルに更にアジピン酸を反応させたエステル／ジエチレントリアミン１モルとステアリン酸２モルとのアミド化合物のエチレンオキサイド１０モル付加物＝６０／４０（重量比）の混合物として比較例４の処理剤（Ｑ−４）を調製した。同様にして、比較例５及び８の処理剤（Ｑ−５）及び（Ｑ−８）を調製した。これらの内容を表７にまとめて示した。
【００７６】
試験区分７（炭素繊維製造用アクリルフィラメントへの処理剤の付着及び評価）
・炭素繊維製造用アクリルフィラメントへの処理剤の付着
試験区分６で調製した処理剤３０部に水７０部を加え、ホモジナイザーを用いて水性エマルジョンとした。この水性エマルジョンを常法により製造したアクリルフィラメント｛１８０００デシテックス（１６０００デニール）／１２０００フィラメント｝に浸漬給油法にて付着させた後、乾熱ローラーを用い、１１５℃×４秒間乾燥してプレカーサートウとした。このプレカーサートウを２４０℃の強制循環式オーブン中で６０分間耐炎化処理して耐炎化繊維とし、次いでこの耐炎化繊維を窒素雰囲気中３００〜１８００℃の温度勾配を持つ焼成炉で５０分間焼成して炭素繊維とした。
【００７７】
・処理剤の付着量の測定
ＪＩＳ−Ｌ１０７３（合成繊維フィラメント糸試験方法）に準拠し、抽出溶剤としてノルマルヘキサン／エタノール＝７０／３０（容量比）の混合溶剤を用いて、前記プレカーサートウへの処理剤の付着量を測定した。結果を表６及び表７にまとめて示した。
【００７８】
・融着防止性の評価
前記耐炎化繊維について任意の１０ヶ所から２cm長の短繊維１０片を切り出し、試料片とした。この試料片を白紙上で軽く振盪して、その融着状態を肉眼観察した。同様の試験を５回行ない、下記の基準で融着防止性を評価した。
◎：融着なし
○：融着ごく僅かあり
△：融着ややあり
×：融着大
【００７９】
・焼成炉内汚染物質の発生防止性の評価
前記耐炎化繊維５０kgを炭素繊維とする際の焼成炉内の汚染状態を肉眼観察した。同様の試験を５回行ない、次の基準で評価した。
◎：汚染はなく、工程通過性に問題なし
○：汚染はごく僅かあるが、工程通過性に問題なし
△：汚染が明らかにあり、工程通過性に問題あり
×：汚染が著しく、工程通過性に問題あり
【００８０】
【表６】
【表７】
表６及び表７において、
評価１：融着防止性
評価２：焼成炉内汚染物質の発生防止性
付着量：アクリルフィラメントに対する処理剤の付着量（％）
比率：重量比
【００８３】
芳香族化合物（Ａ−１）〜（Ａ−４）：試験区分１で合成した芳香族化合物
芳香族化合物（Ｂ−１）〜（Ｂ−４）：試験区分２で合成した芳香族化合物
芳香族化合物（Ｃ−１）〜（Ｃ−４）：試験区分３で合成した芳香族化合物
芳香族化合物（Ｄ−１）〜（Ｄ−４）：試験区分４で合成した芳香族化合物
芳香族化合物（Ｅ−１）〜（Ｅ−３）、（ｅ−１）及び（ｅ−２）：試験区分５で合成した芳香族化合物
Ｓ−１：数平均分子量８０００のアミノ変性ポリシロキサン
Ｓ−２：数平均分子量２００００のアミノ変性ポリシロキサン
Ｓ−３：数平均分子量４５０００のアミノ変性ポリシロキサン
Ｎ−１：α−ドデシル−ω−ヒドロキシ−ポリオキシエチレン（ｎ＝１０）
Ｎ−２：α−(ｐ−ドデシルフェニル）−ω−ヒドロキシ−ポリオキシエチレン（ｎ＝６）
Ｎ−３：ポリオキシエチレン（ｎ＝２５）硬化ヒマシ油
【００８４】
Ｆ−１：ビスフェノールＡのエチレンオキサイド２モル付加物とラウリン酸とのモノエステルに更にアジピン酸を反応させたエステル／ジエチレントリアミン１モルとステアリン酸２モルとのアミド化合物のエチレンオキサイド１０モル付加物＝６０／４０（重量比）の混合物
Ｆ−２：アジピン酸１．５モルと硬化ヒマシ油のエチレンオキサイド２０モル付加物１モルとの縮合物に更にオレイン酸ジエタノールアミド０．８モルを反応させた末端アミド化合物／ジエチレントリアミン１モルとステアリン酸２モルとを反応させたアミド化合物のエチレンオキサイド１０モル付加物＝７０／３０（重量比）の混合物
Ｆ−３：ビスフェノールＡのエチレンオキサイド２モル付加物とオレイン酸とのジエステル
Ｆ−４：トリベンジルフェノールのエチレンオキサイド１０モル付加物とフタル酸とのジエステル
Ｆ−５：α−メチルスチリルフェノールのエチレンオキサイド４９モル付加物とアジピン酸とのジエステル
Ｆ−６：ビスフェノールＡのエチレンオキサイド２モル付加物と乳酸とラウリン酸とのテトラエステル
Ｆ−７：パラクミルフェニルオキシエチレート１モルとエチルアルコール１モルとアジピン酸１モルとのジエステル
Ｆ−８：オレイルアルコールのエチレンオキサイド５モル付加物と安息香酸とのエステル
Ｆ−９：椰子油還元アルコールと安息香酸とのエステル
Ｆ−１０：ジエチレントリアミン・ジベヘニン酸アミドとビスフェノールＡジグリシジルエーテル架橋体
【００８５】
【発明の効果】
既に明らかなように、以上説明した本発明には、炭素繊維の製造において、耐炎化工程での耐炎化繊維相互の融着防止と炭素化工程での焼成炉内汚染物質の発生防止とを同時に且つ充分に図ることができるという効果がある。
Claims (15)
- 潤滑剤として下記の式１、式２、式３、式４又は式５で示される芳香族化合物から選ばれる一つ又は二つ以上を含有して成ることを特徴とする炭素繊維製造用合成繊維処理剤。
【式１】
【式２】
【式３】
【式４】
【式５】
（式１〜式５において、
Ｘ１〜Ｘ７：炭素数２〜２２の脂肪族モノカルボン酸の水酸基から水素原子を除いた残基
Ｘ８、Ｘ９：炭素数３〜２２の２〜１０価のポリカルボン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基
Ｙ１〜Ｙ４：芳香族ジグリシジル化合物から全てのグリシジル基を除いた残基Ｙ５：２〜１０価の芳香族ポリグリシジル化合物から全てのグリシジル基を除いた残基
Ｒ１〜Ｒ５：水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基
ｐ：１〜２２の整数
ｑ：２〜１０の整数
ｒ：１〜２２の整数
ｓ：２〜１０の整数
ｔ：２〜１０の整数） - 式１で示される芳香族化合物が、式１中のＸ１及びＸ２が炭素数１２〜２２の飽和脂肪族モノカルボン酸の水酸基から水素原子を除いた残基又は炭素数１８〜２２の不飽和脂肪族モノカルボン酸の水酸基から水素原子を除いた残基、Ｙ１がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ１が水素原子である場合のものである請求項１記載の炭素繊維製造用合成維処理剤。
- 式２で示される芳香族化合物が、式２中のＸ３及びＸ４が炭素数１２〜２２の飽和脂肪族モノカルボン酸の水酸基から水素原子を除いた残基又は炭素数１８〜２２の不飽和脂肪族モノカルボン酸の水酸基から水素原子を除いた残基、Ｙ２がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ２が水素原子、ｐが１〜６である場合のものである請求項１又は２記載の炭素繊維製造用合成維処理剤。
- 式３で示される芳香族化合物が、式３中のＸ５が炭素数１２〜２２の飽和脂肪族モノカルボン酸の水酸基から水素原子を除いた残基又は炭素数１８〜２２の不飽和脂肪族モノカルボン酸の水酸基から水素原子を除いた残基、Ｘ８が炭素数４〜１２の２〜１０価の脂肪族ポリカルボン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基又は炭素数８〜１２の２〜１０価の芳香族ポリカルボン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基、Ｙ３がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ３が水素原子、ｑが２又は３である場合のものである請求項１〜３のいずれか一つの項記載の炭素繊維製造用合成維処理剤。
- 式４で示される芳香族化合物が、式４中のＸ６が炭素数１２〜２２の飽和脂肪族モノカルボン酸の水酸基から水素原子を除いた残基又は炭素数１８〜２２の不飽和脂肪族モノカルボン酸の水酸基から水素原子を除いた残基、Ｘ９が炭素数４〜１２の２〜１０価の脂肪族ポリカルボン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基又は炭素数８〜１２の２〜１０価の芳香族ポリカルボン酸の全ての水酸基から水素原子を除いた残基、Ｙ４がビスフェノールＡジグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ４が水素原子、ｒが１〜６、ｓが２又は３である場合のものである請求項１〜４のいずれか一つの項記載の炭素繊維製造用合成維処理剤。
- 式５で示される芳香族化合物が、式５中のＸ７が炭素数１２〜２２の飽和脂肪族モノカルボン酸の水酸基から水素原子を除いた残基又は炭素数１８〜２２の不飽和脂肪族モノカルボン酸の水酸基から水素原子を除いた残基、Ｙ５がテトラヒドロキシフェニルメタンテトラグリシジルエーテルから全てのグリシジル基を除いた残基、Ｒ５が水素原子、ｔが４である場合のものである請求項１〜５のいずれか一つの項記載の炭素繊維製造用合成維処理剤。
- 式１、式２、式３、式４又は式５で示される芳香族化合物を１５〜７５重量％含有する請求項１〜６のいずれか一つの項記載の炭素繊維製造用合成繊維処理剤。
- 更にアミノ変性ポリシロキサンを１０〜４５重量％含有する請求項７記載の炭素繊維製造用合成繊維処理剤。
- アミノ変性ポリシロキサンが、数平均分子量４０００〜５００００のものである請求項８記載の炭素繊維製造用合成繊維処理剤。
- 更に界面活性剤を５〜６０重量％含有する請求項１〜９のいずれか一つの項記載の炭素繊維製造用合成繊維処理剤。
- 界面活性剤が、非イオン性界面活性剤である請求項１０記載の炭素繊維製造用合成繊維処理剤。
- 式１、式２、式３、式４又は式５で示される芳香族化合物を３０〜６０重量％、アミノ変性ポリシロキサンを１５〜３５重量％及び界面活性剤を７〜３５重量％（合計１００重量％）含有する請求項１０又は１１記載の炭素繊維製造用合成繊維処理剤。
- 請求項１〜１２のいずれか一つの項記載の炭素繊維製造用合成繊維処理剤を、炭素繊維製造用合成繊維に対し０．２〜１．５重量％となるよう付着させることを特徴とする炭素繊維製造用合成繊維の処理方法。
- 炭素繊維製造用合成繊維処理剤をその水性液とした後、炭素繊維製造用合成繊維に付着させる請求項１３記載の炭素繊維製造用合成繊維の処理方法。
- 炭素繊維製造用合成繊維がアクリル繊維である請求項１３又は１４記載の炭素繊維製造用合成繊維の処理方法。
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