JP7391435B1 - 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 - Google Patents
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Abstract
Description
上記課題を解決する各態様を記載する。
態様2は、態様1に記載の炭素繊維含有紡績糸製造用の処理剤において、前記エポキシ化合物(A)が、ビスフェノールA骨格、及びビスフェノールF骨格から選ばれる少なくとも1つを有する。
態様4は、態様1~3のいずれか一態様に記載の炭素繊維含有紡績糸製造用の処理剤において、更に、ノニオン界面活性剤(B)を含有し、前記処理剤の不揮発分における前記ノニオン界面活性剤(B)の含有割合が5~60質量%である。
態様6は、態様1~3のいずれか一態様に記載の炭素繊維含有紡績糸製造用の処理剤において、更に、ノニオン界面活性剤(B)、及び下記のエステル化合物(C)を含有し、前記エポキシ化合物(A)、前記ノニオン界面活性剤(B)、及び前記エステル化合物(C)の含有割合の合計を100質量%とすると、前記エポキシ化合物(A)を5~90質量%、前記ノニオン界面活性剤(B)を5~60質量%、及び前記エステル化合物(C)を5~50質量%の割合で含有する。
エステル化合物(C):1価脂肪族アルコールと1価カルボン酸とからなるエステル化合物。
態様8の炭素繊維含有紡績糸の製造方法は、態様1~6のいずれか一態様に記載の処理剤を、炭素繊維の短繊維に付着させる工程を含むことを特徴とする。
以下、本発明の炭素繊維含有紡績糸製造用の処理剤(以下、処理剤という)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、下記のエポキシ化合物(A)を含有し、さらにノニオン界面活性剤(B)及びエステル化合物(C)を含有してもよい。
エポキシ化合物(A)は、分子中にエポキシ基を有する化合物である。エポキシ化合物(A)は、分子中にエポキシ基を1つ有するモノエポキシ化合物、又は2以上有する多官能エポキシ化合物のいずれであってもよい。
本発明においては、エポキシ化合物(A)は、主骨格としてジフェニルメタン骨格を含む化合物が用いられる。主骨格としてジフェニルメタン骨格を含む化合物としては、例えばビスフェノールA骨格、ビスフェノールF骨格、ジアミノジフェニルメタン骨格、及クレゾールノボラック骨格から選ばれる少なくとも1つを含む化合物等が挙げられる。以下、本発明のエポキシ化合物(A)以外の化合物は、参考例とする。
処理剤の不揮発分中におけるエポキシ化合物(A)の含有割合は、好ましくは3~100質量%、より好ましくは5~90質量%である。かかる範囲に規定することにより本発明の効果をより向上できる。なお、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。また、不揮発分とは、処理剤を105℃で2時間熱処理して揮発性成分を十分に除去したものをいう。以下、不揮発分の定義は、同じ条件を採用するものとする。
処理剤は、さらにノニオン界面活性剤(B)を含有してもよい。処理剤中にノニオン界面活性剤(B)が含まれることにより、処理剤が付与された炭素繊維から得られた紡績糸の毛羽を低減できる。
処理剤の不揮発分中において、ノニオン界面活性剤(B)の含有割合は、好ましくは3~70質量%で、より好ましくは5~60質量%である。かかる含有割合の範囲に規定することにより、処理剤が付与された炭素繊維から得られた紡績糸の毛羽をより低減できる。なお、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。
本実施形態の処理剤に供するエステル化合物(C)は、1価脂肪族アルコールと1価カルボン酸とからなるエステル化合物が適用される。このエステル化合物(C)を適用することにより、処理剤が付与された炭素繊維から得られた紡績糸の毛羽を低減できる。
これらのエステル化合物(C)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。
本発明に係る炭素繊維含有紡績糸を具体化した第2実施形態について説明する。本実施形態の炭素繊維含有紡績糸は、第1実施形態の処理剤が付着している炭素繊維含有紡績糸である。炭素繊維含有紡績糸に対する第1実施形態の処理剤(溶媒を含まない)の付着量は、特に制限はないが、本発明の効果をより向上させる観点から0.1質量%以上10質量%以下の割合で付着していることが好ましい。
付与工程を行なうタイミングは、練条工程より前であれば特に制限されない。
(1)本実施形態の処理剤では、エポキシ化合物(A)を配合して構成した。したがって、処理剤が付与された炭素繊維含有紡績糸の強さを向上できる。また、処理剤が付与された炭素繊維含有紡績糸の毛羽を低減できる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
表1に示すように、エポキシ化合物(A)、ノニオン界面活性剤(B)、エステル化合物(C)、その他成分(D)を、固形分濃度が30%となるように撹拌しながら水又は有機溶媒を徐々に加えることにより各例の処理剤を調製した。
試験区分1で調製した処理剤を用いて、炭素繊維含有紡績糸を製造した。
上記のように得られた炭素短繊維を、梳綿機により引き揃えて、10g/mの繊維束を得た。次いで、第1練条機でこの1本の繊維束を5.1倍に延長し、1.96g/mの繊維束を得た。更に第2練条機でこの繊維束2本を合わせて3.2倍に延伸し、1本の繊維束とし、また更に第3練条機でこの繊維束を2本合せて2.0倍に延伸し、1本の繊維束とした。この繊維束を粗紡機を用いて、延伸12倍、撚数180回/mで紡糸し、100texの紡績糸(粗紡糸)を得た。
試験区分2で作製した粗紡糸を用い、引っ張り強伸度試験機を用いて切れた時の強力を測定することにより粗紡糸の強度を評価した。まず、試験区分2で作製した粗紡糸を、引っ張り強伸度試験機において、把持長10cm、引張速度1cm/minで延伸し、粗紡糸が切断した際の試験力を測定した。下記の基準で評価した。
◎(良好):3.0kg以上
○(可):2.0kg以上、3.0kg未満
×(不可):2.0kg未満
試験区分4(毛羽)
試験区分2で作製した粗紡糸について、その外観を目視で確認し、毛羽を評価した。10mの粗紡糸の毛羽の量を測定した。下記の基準で評価した。
◎◎(優れる):全く毛羽がない場合
◎(良好):まれに毛羽が認められるが、実用上問題ない場合
○(可):毛羽が認められるが、実用上問題ない場合
×(不可):毛羽が多く発生し、製品とならない場合
上記表の各比較例に対する各実施例の評価結果からも明らかなように、本発明の処理剤によると、処理剤が付与された炭素繊維含有紡績糸の強さを向上できる。また、処理剤が付与された炭素繊維含有紡績糸の毛羽を低減できる。
Claims (8)
- 主骨格としてジフェニルメタン骨格を含むエポキシ化合物(A)を含有することを特徴とする炭素繊維含有紡績糸製造用の処理剤。
- 前記エポキシ化合物(A)が、ビスフェノールA骨格、及びビスフェノールF骨格から選ばれる少なくとも1つを有する請求項1に記載の炭素繊維含有紡績糸製造用の処理剤。
- 前記処理剤の不揮発分における前記エポキシ化合物(A)の含有割合が5~90質量%である請求項1に記載の炭素繊維含有紡績糸製造用の処理剤。
- 更に、ノニオン界面活性剤(B)を含有し、
前記処理剤の不揮発分における前記ノニオン界面活性剤(B)の含有割合が5~60質量%である請求項1に記載の炭素繊維含有紡績糸製造用の処理剤。 - 更に、下記のエステル化合物(C)を含有し、
前記処理剤の不揮発分における前記エステル化合物(C)の含有割合が5~50質量%である請求項1に記載の炭素繊維含有紡績糸製造用の処理剤。
エステル化合物(C):1価脂肪族アルコールと1価カルボン酸とからなるエステル化合物。 - 更に、ノニオン界面活性剤(B)、及び下記のエステル化合物(C)を含有し、
前記エポキシ化合物(A)、前記ノニオン界面活性剤(B)、及び前記エステル化合物(C)の含有割合の合計を100質量%とすると、前記エポキシ化合物(A)を5~90質量%、前記ノニオン界面活性剤(B)を5~60質量%、及び前記エステル化合物(C)を5~50質量%の割合で含有する請求項1に記載の炭素繊維含有紡績糸製造用の処理剤。
エステル化合物(C):1価脂肪族アルコールと1価カルボン酸とからなるエステル化合物。 - 請求項1~6のいずれか一項に記載の処理剤が付着していることを特徴とする炭素繊維含有紡績糸。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の処理剤を、炭素繊維の短繊維に付着させる工程を含むことを特徴とする炭素繊維含有紡績糸の製造方法。
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