JPH11256481A - 炭素繊維製造用処理剤 - Google Patents

炭素繊維製造用処理剤

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JPH11256481A
JPH11256481A JP10076593A JP7659398A JPH11256481A JP H11256481 A JPH11256481 A JP H11256481A JP 10076593 A JP10076593 A JP 10076593A JP 7659398 A JP7659398 A JP 7659398A JP H11256481 A JPH11256481 A JP H11256481A
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JP
Japan
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integer
group
carbon fiber
treatment agent
formula
Prior art date
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Pending
Application number
JP10076593A
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English (en)
Inventor
Satoru Murakami
悟 村上
Yoshinori Keyaki
善徳 欅
Kenji Hokutou
建二 北東
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Sanyo Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Sanyo Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭素繊維の製造工程において、耐炎化工程に
おける優れた分繊性や融着防止性を与え、良好な工程通
過性を与える炭素繊維製造用処理剤の提供。 【解決手段】 下記シリコーン化合物を含有することを
特徴とする炭素繊維製造用処理剤。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭素繊維製造用処
理剤に関するものであり、更に詳しくは炭素繊維の製造
において、耐炎化工程前に前駆体として使用するアクリ
ル系繊維やピッチ系繊維、レーヨン繊維(以下これらを
プレカーサーと称する)へ付与し、該プレカーサーに優
れた工程通過性を与えるとともに、耐炎化工程以降での
繊維間の融着を防止し、良好な性能を有する炭素繊維を
製造することができる炭素繊維製造用処理剤に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】一般に、炭素繊維はプレカーサーを酸化
性雰囲気下で200〜300℃で加熱する耐炎化工程
(不融化工程ともいう)で耐炎繊維と成したのち、不活
性雰囲気下で700℃以上に加熱する炭素化工程を経て
得られる。炭素繊維製造用処理剤は、通常耐炎化工程
前、プレカーサー製造工程で付与され、通常の油剤と同
様に平滑性、帯電防止性、集束性などの性能が求められ
るのはもちろんであるが、炭素繊維製造特有の製造条件
や工程に即した性能、すなわち高度な耐熱性と、熱処理
を受けても繊維が融着しないといった性能(融着防止
性)が必要とされる。
【0003】従来、炭素繊維製造用処理剤としては、ホ
スフェートのアルカリ金属塩、各種カチオン活性剤、ポ
リオキシアルキレンエーテルなどが知られている。これ
らは、平滑性、帯電防止性、集束性には一応の効果が見
られるものの、本質的な耐熱性の悪さから、繊維間の融
着防止性については不十分である。
【0004】この問題を解決するために、融着防止性の
観点からシリコーン化合物を使用した油剤が提唱されて
いる。特にシリコーン化合物の中でも、プレカーサーへ
の吸着性が良いアミノ変性シリコーンが優れた融着防止
性を示すことが知られており、例えば特開昭60−18
5879号公報には、アミノ変性基を有したオルガノポ
リシロキサンが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、アミノ変性シ
リコーンは、融着防止性に優れる反面、アミノ基の耐熱
性不良が引き金となって、脱落した処理剤の熱による樹
脂化などを引き起こし、これによって繊維の毛羽や糸切
れが発生するといった問題点を有している。耐熱性向上
のため、アミノ基の含量をある一定量以下にすることで
両立を計るという手法(例えば特公昭64−508号公
報など)もあるが、アミノ基の減少は炭素繊維への吸着
性の低下を招き、ひいては分繊性、融着防止性の低下も
引き起こす。したがって、耐熱性と融着防止性という相
反する性能を十分に満足する処理剤の設計は困難であっ
た。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、炭素繊維
製造工程において高度の耐熱性を有し、かつ優れた融着
防止性を持ち、高性能な炭素繊維を得ることのできる炭
素繊維製造用処理剤を得ることを目的に鋭意検討を重ね
た結果、分子内に特定の結合基とオルガノポリシロキサ
ンセグメントおよびチオエーテル基から構成される化合
物が、きわめて良好な耐熱性と融着防止性を両立できる
ことを見いだし本発明に到達した。
【0007】
【発明の実施の形態】すなわち本発明は、下記一般式
(1)で示されるシリコーン化合物を含有することを特
徴とする炭素繊維製造用処理剤である。 Q−[A−X1−(CH2)pS(CH2)q−]r−Z (1) {式中、Qは、H又は−X2−(CH2)pS(CH2)q
−H基;Zは、H又は−X2−A−H基;Aは、下記一
般式(2)又は(3)で示されるオルガノポリシロキサ
ンから水酸基を除いた残基;X1、X2は下記一般式
(4)〜(9)で示される結合基;p、qはそれぞれ独
立に1〜24の整数;rは1〜10の整数を示す。} {式中、nは1〜20の整数;mは5〜1000の整
数;Rは同種または異種の炭素数1〜10の一価炭化水
素基を示す。} {式中、mは5〜1000の整数;;Rは同種または異
種の炭素数1〜10の一価炭化水素基;Yはm個のうち
2個が−(CH2)nOH(nは1〜20の整数)であ
り、残りはRである。}
【0008】一般式(1)において、Qは、H又は−X
2−(CH2)pS(CH2)q−H基であり、Zは、H又
は−X2−A−H基であり、Aは、一般式(2)又は
(3)で示されるオルガノポリシロキサンから水酸基を
除いた残基である。X1、X2は下記一般式(4)〜
(9)で示される結合基であり、好ましくは一般式
(4)及び(5)で示される結合基、即ち、エステル基
である。p、qはそれぞれ独立に1〜24の整数であ
り、好ましくは2〜12の整数である。rは1〜10の
整数であり、好ましくは1〜2の整数である。
【0009】一般式(2)において、Rは、同種もしく
は異種の炭素数1〜10の一価炭化水素基であり、具体
的には、メチル基、エチル基、プロピル基、オクチル基
などのアルキル基、2−フェニルエチル基、2−フェニ
ルプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基な
どの置換アルキル基、フェニル基、トリル基などのアリ
ール基あるいは置換アリール基などがあげられる。これ
らの中で好ましいものは、メチル基である。また、nは
1〜20の整数であり、好ましくは1〜4の整数であ
る。mは5〜1000の整数であり、好ましくは10〜
200の整数である。
【0010】一般式(3)において、Rは、同種もしく
は異種の炭素数1〜10の一価炭化水素基であり、上記
と同じものが挙げられ、これらの中で好ましいものは、
メチル基である。Yはm個のうち2個が−(CH2)nO
H(nは1〜20の整数)であり、残りはRである。
【0011】一般式(1)で示される化合物の具体例と
しては、結合基がエステル基の場合は、両末端がアルカ
ノール変性された分子量2000のジメチルポリシロキ
サンとラウリルチオプロピオン酸の反応生成物や、側鎖
がカルボキシル変性された分子量4000のジメチルポ
リシロキサンとチオジグリコールの反応生成物などが挙
げられる。結合基がアミド基の場合は、両末端がアミノ
変性された分子量2000のジメチルポリシロキサンと
チオジプロピオン酸の反応生成物などが挙げられる。結
合基がウレタン基の場合は、側鎖にイソシアネート基が
導入された分子量6000のジメチルポリシロキサンと
チオジグリコールとの反応生成物などが挙げられる。
【0012】本発明の一般式(1)で示される化合物を
得るためには、一般的には、チオエーテル基を含む構成
単位とオルガノポリシロキサンセグメントをいずれかの
結合基を生じるように反応させればよい。例えばエステ
ル基を介して構成する場合では、アルコール性水酸基当
量/カルボキシル基当量が通常1.3〜0.7、好まし
くは1.1〜0.9となるような比率でチオエーテル基
を含む化合物とオルガノポリシロキサンセグメントを反
応させる。反応は通常触媒の存在下、100〜200
℃、好ましくは130〜170℃で行われ、常圧下、減
圧下、もしくは加圧下で行うことができる。反応時間は
通常2〜10時間である。触媒としては、通常エステル
化反応に用いられる触媒、例えばパラトルエンスルホン
酸、メタンスルホン酸、硫酸および金属含有化合物(ジ
ブチルスズオキサイド、酢酸亜鉛)などが挙げられ、通
常吸着剤を用いて精製を行うことにより本発明の化合物
は得られる。
【0013】エステル基の場合と同様に、アミド基、ウ
レタン基を介して構成する場合も、通常のアミド化反
応、ウレタン化反応を用いることにより該化合物を得る
ことができる。
【0014】本発明の炭素繊維製造用処理剤は、さらに
他の平滑剤、界面活性剤、制電剤のうち少なくとも一種
を含有してなるものでも良い。
【0015】平滑剤としては、鉱物油(精製スピンドル
油、流動パラフィン)、動植物油(ヤシ油、ヒマシ油な
ど)、脂肪酸エステル(イソステアリルラウレート、オ
レイルオレエート、ジオレイルアジペートなど)、アル
キルエーテルエステル(ラウリルアルコールのエチレン
オキサイド3モル付加物ラウレートなど)、ポリエーテ
ル系潤滑剤(ブタノールのエチレンオキサイド/プロピ
レンオキサイド付加物など)、シリコーン化合物(ジメ
チルポリシロキサン、アミノ変性シリコーン、フェニル
変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーンなど)お
よびワックスなどが挙げられ、これらのうち好ましいも
のは、脂肪酸エステル、アルキルエーテルエステル、ポ
リエーテル系潤滑剤およびシリコーン化合物である。
【0016】界面活性剤としては、高級アルコールのア
ルキレンオキサイド付加物(オクチルアルコールのエチ
レンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイド、
ステアリルアルコールのエチレンオキサイドおよび/ま
たはプロピレンオキサイド付加物など)、多価アルコー
ルエステルのアルキレンオキサイド付加物(硬化ヒマシ
油のエチレンオキサイド25モル付加物、ソルビタント
リオレエートのエチレンオキサイド20モル付加物)な
どが挙げられる。
【0017】制電剤としては、ホスフェート、ホスファ
イト、脂肪酸石鹸、イミダゾリン系添加剤(ラウリルイ
ミダゾリン、オレイルイミダゾリンなど)などが挙げら
れる。
【0018】さらに処理剤は、その性能を損なわない範
囲で、その他の添加剤およびpH調整剤などを含有して
もよい。添加剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、
フッ素化合物、防腐剤などが挙げられる。pH調整剤と
しては、アルカリ金属、アルキルアミンのアルキレンオ
キサイド付加物などが挙げられる。
【0019】本発明の化合物の全処理剤中における含有
量、およびその他の平滑剤、界面活性剤、制電剤などの
含有量は特に制限されないが、目標とする高度な耐熱性
と融着防止性を保持するという観点から、本発明の化合
物を通常40重量%以上含有するのが好ましい。
【0020】本発明の処理剤は、炭素繊維製造における
プレカーサーの製造工程や耐炎化工程での工程通過性に
優れ、特にプレカーサーの融着防止性に優れており、処
理剤の脱落による樹脂化がなく、炭素繊維の毛羽、糸切
れの発生を低減する。
【0021】本発明の処理剤は、一般的にはプレカーサ
ー製造工程または耐炎化工程前の段階で付与される。そ
の付与形態は、非含水、あるいは水で乳化したエマルシ
ョン、いずれの状態でも処理することができる。非含水
処理剤の場合は、原油のまま、もしくは希釈剤(有機溶
媒、低粘度鉱物油など)で希釈して使用する。希釈比率
およびエマルションの濃度は特に限定されない。
【0022】給油方法については特に限定はなく、処理
剤の溶液やエマルションに糸条を浸漬した後にニップロ
ーラーや圧縮空気で所定の付着量に調整する方法が一般
的であるが、ノズル給油、ローラー給油またはスプレー
給油なども適用可能である。処理剤の付着量は、繊維に
対して通常純分0.01〜10重量%、好ましくは0.
05〜5.0重量%である。
【0023】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。
【0024】実施例1〜3、比較例4〜7 下記の本発明の化合物No.1〜3および比較化合物N
o.4〜7の耐樹脂化性、融着防止性、平滑性、制電性
をそれぞれ以下の方法で測定した結果を、表1に示す。
【0025】本発明の化合物 No.1
【0026】
【化1】
【0027】本発明の化合物 No.2
【0028】
【化2】
【0029】本発明の化合物 No.3
【0030】
【化3】
【0031】比較処理剤 No.4 アミノ変性ポリシロキサン(粘度2000cSt/25
℃)
【0032】比較処理剤 No.5 アミノ変性ポリシロキサン(粘度8000cSt/25
℃)
【0033】比較処理剤 No.6 ジメチルポリシロキサン(粘度1000cSt/25
℃)
【0034】比較処理剤 No.7 ポリオキシエチレン(10)ステアリルエーテル
【0035】耐樹脂化性の評価 各化合物を240℃の循風乾燥機中で4時間放置後、ト
ルエンにて洗浄し、当初の処理剤重量に対するトルエン
洗浄後の樹脂分重量の割合(%)を測定する。値が小さ
いほど耐樹脂化性良好である。
【0036】融着防止性の評価 各化合物85重量部をポリオキシエチレン(10)ノニ
ルフェニルエーテル15重量部と配合したものを水に乳
化し、エマルションを作成した。該エマルションをアク
リルトウ(2400デニール/3000フィラメント)
に純分付着量1.0重量%となるように付与し、乾燥し
てプレカーサートウを得た。このプレカーサートウを、
240℃の循風乾燥機中に30分間放置して耐炎化繊維
とし、この耐炎化繊維の融着状態を白紙上で観察した。 評価 ◎:繊維の融着見られない ○:僅かに繊維が融着している △:所々に繊維の融着が見られる ×:繊維の融着極めて多い
【0037】平滑性の評価 融着防止性の評価と同様にして作成した各化合物のエマ
ルションを、アクリルフィラメント(75デニール/4
0フィラメント)に純分付着量0.5重量%となるよう
に付与、乾燥して試験糸を得た。初張力10g、糸速度
100m/minでクロムメッキした梨地ピンと接触さ
せ、摩擦係数を求めた。値は小さいほど平滑性良好であ
る。
【0038】制電性の評価 上記平滑性の評価時に、梨地ピン上で発生する静電気を
測定した。 評価 ◎:静電気の発生ほとんど無し ○:やや静電気発生 ×:静電気発生多い
【0039】
【表1】
【0040】
【発明の効果】本発明に関わる炭素繊維製造用処理剤
は、耐熱性良好で、融着防止性に優れ、プレカーサー製
造工程や耐炎化工程において優れた工程通過性を有す
る。特に本発明の処理剤を付与することで、耐熱性と融
着防止性を同時に著しく向上する事が出来る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で示されるシリコーン
    化合物を含有することを特徴とする炭素繊維製造用処理
    剤。 Q−[A−X1−(CH2)pS(CH2)q−]r−Z (1) {式中、Qは、H又は−X2−(CH2)pS(CH2)q
    −H基;Zは、H又は−X2−A−H基;Aは、下記一
    般式(2)又は(3)で示されるオルガノポリシロキサ
    ンから水酸基を除いた残基;X1、X2は下記一般式
    (4)〜(9)で示される結合基;p、qはそれぞれ独
    立に1〜24の整数;rは1〜10の整数を示す。} {式中、nは1〜20の整数;mは5〜1000の整
    数;Rは同種または異種の炭素数1〜10の一価炭化水
    素基を示す。} {式中、mは5〜1000の整数;Rは同種または異種
    の炭素数1〜10の一価炭化水素基;Yはm個のうち2
    個が−(CH2)nOH(nは1〜20の整数)であり、
    残りはRである。}
  2. 【請求項2】 さらに、他の平滑剤、界面活性剤および
    制電剤のうち少なくとも一種を含有してなる請求項1記
    載の炭素繊維製造用処理剤。
JP10076593A 1998-03-09 1998-03-09 炭素繊維製造用処理剤 Pending JPH11256481A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007177349A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Momentive Performance Materials Japan Kk 炭素繊維製造用処理剤

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007177349A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Momentive Performance Materials Japan Kk 炭素繊維製造用処理剤
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