JP6587273B1 - 炭素繊維前駆体用処理剤、及び炭素繊維前駆体 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明が解決しようとする課題は、耐炎化処理工程における耐炎化繊維の集束性を向上させることにある。
前記液状ゴム成分の質量平均分子量が1000以上500000以下であることが好ましい。
前記平滑剤は、アミノ変性シリコーンを含むことが好ましい。
前記液状ゴム成分、前記平滑剤、及び前記非イオン界面活性剤の含有割合の合計を100質量部とすると、前記液状ゴム成分の含有割合が0.1〜30質量部であり、前記平滑剤の含有割合が10〜94.9質量部であり、前記非イオン界面活性剤の含有割合が5〜89.9質量部であることが好ましい。
以下、本発明の炭素繊維前駆体用処理剤(以下、単に処理剤という)を具体化した第1実施形態を説明する。
(A)液状ゴム成分
液状ゴム成分は、常温で液状であるゴム性化合物である。なお、常温で液状とは、「ASTM D 4359-90:Standard Test Method for Determining Whether a Material is a Liquid or Solid」に基づく固体−液体判定試験により、「液体」と判定される状態を意味する。
液状ゴム成分の質量平均分子量は、特に制限されないが、例えば、1000以上500000以下であることが好ましい。
本実施形態の処理剤に含有される平滑剤としては、例えば、シリコーン、エステル等が挙げられる。
なお、平滑剤は、アミノ変性シリコーンを含むことが好ましい。アミノ変性シリコーンのアミノ当量は、例えば、500〜10000g/molであることが好ましい。
(C)非イオン界面活性剤
本実施形態の処理剤に含有される非イオン界面活性剤としては、特に制限はなく、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ものが挙げられる。
非イオン界面活性剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本実施形態の処理剤は、本発明の効果を阻害しない範囲内において、通常処理剤に用いられるその他成分をさらに含有してもよい。その他成分としては、例えば、つなぎ剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の処理剤の品質保持のための安定化剤や制電剤が挙げられる。その他成分は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
(C)非イオン界面活性剤は、主成分合計を100質量部とすると、5〜89.9質量部であることが好ましく、10〜79.5質量部であることがより好ましい。
次に、本発明の炭素繊維前駆体(以下、前駆体という)を具体化した第2実施形態について説明する。
付着処理工程における第1実施形態の処理剤の付着方法は公知の方法を適用できる。公知の付着方法としては、例えば、スプレー給油法、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等が挙げられる。第1実施形態の処理剤を繊維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。
製糸工程において、第1実施形態の処理剤を付着させるタイミング及び第1実施形態の処理剤を付着させる回数は特に制限されるものではない。例えば、紡糸工程前の原料繊維に付着させてもよいし、延伸工程後に付着させてもよい。延伸工程後に付着させるタイミングとしては、例えば、延伸工程の直後、延伸工程後の巻取り段階、耐炎化処理工程の直前が挙げられる。なお、第1実施形態の処理剤は、延伸工程前に一度付着させておくことが好ましく、延伸工程前に一度付着させておき、延伸工程直後に再度付着させることがより好ましい。
(1)第1実施形態の処理剤は、(A)液状ゴム成分と、(B)平滑剤と、(C)非イオン界面活性剤とを含有する。第2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されている。
上記構成によれば、上記(1)の効果がより顕著に得られる。
(3)(A)液状ゴム成分は、シリコーンゴムを含む。
上記構成によれば、上記(1)の効果がより顕著に得られる。
(5)(A)液状ゴム成分、(B)平滑剤、及び(C)非イオン界面活性剤の含有割合の合計を100質量部とすると、(A)液状ゴムの含有割合が0.1〜30質量部であり、(B)平滑剤の含有割合が10〜94.9質量部であり、(C)非イオン界面活性剤の含有割合が5〜89.9質量部である。
(実施例1)
表1に示される各成分を使用し、液状ゴム成分(A−1)を2g、平滑剤(B−1)を178g、非イオン界面活性剤(C−1)を12g、非イオン界面活性剤(C−2)を4g、非イオン界面活性剤(C−3)を4g、ビーカーに加えて撹拌してよく混合した。撹拌を続けながら固形分濃度が25%となるようにイオン交換水を徐々に添加することで実施例1の炭素繊維前駆体用処理剤の25%水性液を調製した。
実施例2〜8及び比較例1〜4の各炭素繊維前駆体用処理剤は、表1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。
A−1:質量平均分子量400000の液状シリコーンゴム
A−2:質量平均分子量150000の液状シリコーンゴム
A−3:質量平均分子量28000の液状イソプレンゴム
A−4:質量平均分子量5500の液状ブタジエンゴム
(その他のポリマー)
ra−1:平均粒子径0.5μmのシリコーンレジン微粒子
ra−2:固状シリコーンゴム微粒子
(平滑剤)
B−1:25℃における動粘度が90mm2/s、アミノ当量が4000のアミノ変性シリコーン
B−2:25℃における動粘度が650mm2/s、アミノ当量が2000のアミノ変性シリコーン
B−3:25℃における動粘度が3500mm2/s、アミノ当量が2000のアミノ変性シリコーン
B−4:25℃における動粘度が1500mm2/s、アミノ当量が3800のアミノ変性シリコーン
B−5:25℃における動粘度が5000mm2/s、アミノ当量が6000のアミノ変性シリコーン
B−6:25℃における動粘度が1000mm2/s、シリコーン鎖/ポリエーテル=50/50(質量比)、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド=80/20(モル比)のポリエーテル変性シリコーン
B−7:25℃における動粘度が100mm2/sのジメチルシリコーン
(非イオン界面活性剤)
C−1:炭素数12の脂肪族アルコールのエチレンオキサイド5モル付加物
C−2:炭素数9の脂肪族アルコールのエチレンオキサイド10モル付加物
C−3:炭素数12の脂肪族アルコールのエチレンオキサイド20モル付加物
試験区分2(炭素繊維前駆体及び炭素繊維の製造)
試験区分1で調製した炭素繊維前駆体用処理剤を用いて、炭素繊維前駆体及び炭素繊維を製造した。
・耐炎化集束性の評価
試験区分2の炭素繊維の製造過程において、耐炎化炉の各所ローラー部分における糸割れや巻きつきを目視で観察し、以下の基準で耐炎化集束性を評価した。結果を表1にまとめて示した。
○:耐炎化炉の出口までわずかに糸割れや巻きつきがあるが操業は問題ない。
×:耐炎化炉の出口までに糸割れや巻きつきが酷く操業に影響がある。
JIS R 7606に準じて、試験区分2で得た炭素繊維の強度を測定し、以下の基準で評価した。結果を表1にまとめて示した。
○:3.4GPa以上3.7GPa未満
×:3.4GPa未満
・紡糸集束性の評価
試験区分2の炭素繊維前駆体の製造過程において、糸管に巻き取る前までの各所ローラー部分での糸割れや巻きつきを目視で観察し、以下の基準で紡糸集束性を評価した。結果を表1にまとめて示した。
○:巻取りまでわずかに糸割れや巻きつきがあるが操業は問題ない。
×:糸割れや巻きつきが酷く操業に影響がある。
炭素繊維前駆体用処理剤を付着させた後のアクリル繊維ストランドが接触する乾燥ローラーを対象として、汚れにより操業できなくなるまでの期間を測定し、以下の基準でローラーの汚れを評価した。
○:10日以上14日未満の連続操業が可能。
×:10日未満の連続操業しかできない。
Claims (6)
- 液状ゴム成分と、
平滑剤と、
非イオン界面活性剤とを含有する炭素繊維前駆体用処理剤。 - 前記液状ゴム成分の質量平均分子量が1000以上500000以下である請求項1に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
- 前記液状ゴム成分は、液状シリコーンゴムを含む請求項1又は請求項2に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
- 前記平滑剤は、アミノ変性シリコーンを含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
- 前記液状ゴム成分、前記平滑剤、及び前記非イオン界面活性剤の含有割合の合計を100質量部とすると、前記液状ゴム成分の含有割合が0.1〜30質量部であり、前記平滑剤の含有割合が10〜94.9質量部であり、前記非イオン界面活性剤の含有割合が5〜89.9質量部である請求項1〜4のいずれか一項に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
- 請求項1〜5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炭素繊維前駆体。
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