JPS60185879A - 炭素繊維製造用油剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭素繊維製造用油剤に関し、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（以下これらをプ
レカーサーと略称するンへ付与することにより、該プレ
カーサーに優れだ分繊性乃至工程通過性を与えるととも
に耐炎化工程以降での融着を防止し、よって優れた物性
の炭素繊維を製造することができる、特定のアミノポリ
シロキサンを必須成分とする油剤に関する。

一般に炭素繊維は、プレカーサーを酸化性雰囲気下Ｖｃ
２００〜３００℃で加熱焼成する耐炎化（又は不融化、
以下耐炎化と総称する）工程によシ耐炎化繊維とした後
、不活性雰囲気下に７００℃以上の高温で炭素化する炭
素化工程を経て製造されるが、この際、耐炎化工程前、
通常はプレカーサーを製造する工程で油剤が付与される
。しかして該油剤には、平滑性、帯電防止性、集束性等
の一般的諸機能の他に、前述の如き炭素繊維の製造条件
に応するその性質上、とりわけ繊維の分繊性に優れ且つ
融着を防止する機能が重要である。

この種の油剤として従来一般には、ホスフェ−１・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
レンエーテル等が主に用いられている例、これらは帯電
防止性、集束性、平滑性の点では一応の性能を有してい
るものの、その本来的性質に基づく分解によって分繊性
が劣る欠点があり、寸た耐炎化工程でタールを生じたり
、或いは加熱初期にその大部分が揮散し、繊維間に融着
が生じる欠点がある。

そこで従来、かかる油剤の改良品として、ジメチルポリ
シロキザン、フェニルメチルポリシロキザン、エポキシ
ポリシロキサン、ポリエーテルポリシロキサン、アミノ
ポリシロキサン等、各種のシリコーン系油剤が提案され
ている（特公昭５１−１２７３９、特公昭５２．−２４
１３６、特開昭５’２　１４８２２７等）。ところが、
これらのシリコーン系油剤にも、それぞれに次のような
欠点がある。すなわち、ジメチルポリシロギサンやフェ
ニルメチルポリ・イロキサンの場合、熱的には良好であ
るが、その分子内に極性基を持たないことによりプレカ
ーサーに対する配向性（均一付着性、以下同じ〕が不充
分であるためと考えられるが、プレカーサーの分繊性及
び耐炎化工程での融着防止機能が少なく、捷だ非極性で
あるために静電気による毛羽立ちや糸切れ等の問題を起
こし易い。

エポキシポリシロキサンの場合、その分子内のエポキシ
基の開環重合等によシ、繊維−繊維間を固着し、捷だ自
身もタール化するため、耐炎化工程での融着防止機能は
全くなく、むしろ弊害になる。

ポリエーテルポリシロキサンの場合、その分子内のエー
テル結合が熱的に弱く、耐炎化工程においてそのほとん
どが熱分解、揮散し、融着防止機能を果たさなくカリ、
またその熱分解の際の発熱が繊維自体の異常反応を誘因
する。そしてアミノポリノロキサンの場合、これは以上
説明した従来の他のシリコーン系油剤先比べれば概して
良好な性能を有するが、従来提案されているアミノポリ
シロキサンは、その分子内のアミン変性基１個当り窒素
原子が１個のものであって、結果的に弱い極性グループ
が散在することとなり、したがってプレカーサーに対す
る配向性が劣るためと考えられるが、分繊性及び耐融着
防止機能が依然として充分でない。

本発明者らは、斜上の従来欠点を解消し、プレカーサー
の製造及び耐炎化工程を含むそれ以降の工程において工
程通過性や分繊性に優れ且つ融着等の障害のない、した
がって高品質の炭素繊維を安定製造することができる油
剤を得るべく鋭意研究した結果、窒素含有量との関係に
おいて特定のアミン変性基を有するアミノポリゾロキサ
ンヲ必須成分とする油剤が好適であることを見出し、本
発明を完成するに到った。

すなわち本発明は、次の一般式（Ｉ）で示される、ｍが
１以上の整数である場合のアミノポリシロキサンを必須
成分とする、ポリシロキサン系化合物の１種又は２種以
上を有効成分として含有し、該有効成分中の窒素含有量
が１重量％以下であることを特徴とする炭素繊維製造用
油剤に係る。

Ｘ−Ｎ→Ｙ−Ｎ　セＲｈ。

１ Ｒ８Ｒ９ （但シ、Ｘ＝炭素数３〜５のアルキレン基。Ｙ＝炭素数
２〜６のアルキレン基、又はフェニレン基。Ｒ１、Ｒ，
−メチル基、エチル基、ヒドロキシル基。Ｒ２−水素、
炭素数１〜５のアルキル基、又はフェニル基。Ｒ３、Ｒ
４、Ｒ５、Ｒ７−メチル基、又はエチル基。Ｒ８、Ｒ９
、ＲＩＯ＝水素、メチル基、又はエチル基。ｔ−１以上
の整数。７ｎ−０又は１以上の整数。１２−１〜５の整
数） 一般式（しにおいて、ｍが１以上の整数である場合のア
ミノポリシロキサンは、例えば、アミン基含有シランと
環状ジオルガノポリシロキサンとを加水分解、縮合する
ことにより得られるが、この際、アミノ基含有シランと
環状ジオルガノポリンロキザンとのモル比等によって、
一般式（しで示される化合物は、ｍが１以上の整数であ
る場合のアミノポリシロキサン単独系と、該アミノポリ
シロキサンとｍが０である場合のポリシロキサン系化合
物との混合系とをとり得る。いずれの系であってもそれ
らは、該アミノポリシロキサンを必須成分として一般式
（Ｉ）で示される化合物の１種又は２種以上を包含し、
本発明に係る油剤の有効成分であるが、該有効成分中の
窒素含有量は１重量％以下でなければならない。有効成
分中の窒素含有量が１重量幅をこえると、プレカーサー
に対する配向性は良くなるが、耐熱性が悪くなり、面ｊ
炎化工程でタールを生じてその融着防止機能が著るしく
低下する。そして好ましくは、該有効成分の２５°Ｃに
おける粘度が１０〜１００００ｃｓｔ（センチストーク
ス、以下同じ）で且つその窒素含有量が０５５重量％以
下場合である。これは主に、揮散による融着防止機能の
低下と粘度上昇による平滑性の低下が生じることのある
場合に備えるためであるが、この場合概して、前述した
混合系を有効成分にすると好結果が得られる。

本発明に係る油剤は、以上説明したアミンポリシロキサ
ンを必須成分とする有効成分の他に、本発明の効果を損
なわない範囲で、公知の平滑剤、柔軟剤、帯電防止剤、
界面活性剤、酸化防止剤、防腐剤、更には従来提案の炭
素繊維製造用油剤を適宜に選定して併用することができ
、油剤中における前記有効成分の含有量に制限はないが
、プレカーサーの分繊性や耐炎化工程での融着防止機能
を充分に得るため、４０重量％以上とするのが好ましい
。

しかして本発明に係る油剤は、プレカーサー製造工程、
又は該工程後耐炎化工程前の段階で付与し、その付与形
態は、エマルジョン、有機溶剤溶液、又はストレート等
いずれでもよく、その付与手段は、ローラー給油法、ス
プレー給油法、又はガイドオイリング法のいずれでもよ
い。そして、この際の油剤刺着量は、一方で本発明の効
果を充分に発現させつつ、他方で経済性も含めて付着量
に見合った効果を発現させるため、プレカーサーに対し
０．０１〜５Ｍ量係とするのが好ましい。

以上説明したように、一般式（１）で示されるアミノポ
リシロキサンを必須成分とする有効成分を、所定通り含
有する本発明に係る油剤は、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、とりわけ、プレカー
サーの分繊性や耐炎化工程での融着防止機能に優れてい
て、従来提案のアミノポリシロキサンの場合に比べ、卓
越した効果を奏する。この理由は明らかでないが、本発
明におけるアミノポリシロキサンがその分子内のアミン
変性基１個当り窒素原子を２個以上有するのに対し、従
来提案のアミノポリシロキサンがその分子内のアミン変
性基１個当り窒素原子を１個しか有しない点で明確な差
があシ、この差は、本発明におけるアミノポリシロキサ
ンが強い極性グループを集中して存在させているのに対
し、従来１．？案のアミノポリシロキサンが弱い極性グ
ループを散在させているとととなって、結局、本発明に
おけるアミノポリシロキサンの方がプレカーサ〜に対し
て少ないポイントで且つ強固に配向され、その耐熱性の
点で窒素含有量を低くする場合には特に、この配向性の
程度が重要になってくるためと考えられる。

以下、試験例を挙げて、本発明の構成及び効果をより具
体的にするが、本発明はここに挙げる実施例に限定され
るものではない。

・試験例 第１表に示した処理剤８５重量部とＰＯＥノニルフェニ
ルエーテル１５重量部とからなる油剤の水乳化液を調製
した。

そして、アクリルフィラメント糸（７５デニール／４０
フイラメント）に該水乳化液をそれぞれ付着量０．５±
０．１重量幅となるようにローラー給油洗で付与した試
料糸を調製し、該試料糸の摩擦係数及び発生電気を後述
の方法で測定乃至評価した。

はた、アクリルフィラメント糸（１６０００デニール／
１２０００フイラメント）に前記水乳化液をそれぞれイ
」着ｆｊ、ｊ’　０．５±０１重量係となるように浸漬
法で付与した後、乾熱ローラーを用いて１１５°ＣＸ４
秒間乾燥してプレカーサートウを調製し、これを試料と
してその分繊性を後述の方法で評価した。

更に、プレカーサートウを２４０°Ｃの強制循環式オー
ブン中で６０分間処理して耐炎化繊維を得、これを試料
としてその耐融着性を後述の方法で評価　し　プこ。

・・摩擦係数のＩ１１定 試料糸を２０°ＣＸ６５％’ＲＨの雰囲気下に２４時間
放置し、同条件下に初張力２０ｇ、糸速１００ｍ／分で
クロムメッキ梨地加工ピンと接触走行させて、その摩擦
係数をμメーター（エイコー測器社製）で測定した。尚
、測定値は低い方が良好・・発生電気の評価 前記摩擦係数の測定の際に、クロムメッキ梨地加工ピン
との接触後の発生電気を集電式電位測定器（春日電機社
製）で測定し、次の基準で評価した。

○＝１００ボルト未満 △＝１００〜３００ボルト未満 Ｘ＝３００ボルト以上 ・・分繊性 試料を２　ａｒｔに切断し、黒紙上で軽く振盪して、分
繊状態を次の基準で評価した。

◎−分繊性良 ○＝分繊性可 △−分繊性やや不良 ×−分繊性著るしく不良 ・・耐融着性 試料を２　ｃｍに切断し、白紙上で軽く振盪して、耐融
着状態を次の基準で評価した。

◎＝融着なし 〇−融着ごく僅かあり △−融着ややあり ×＝融着火 結果を第１表に示しだが、この結果からも、本発明に係
る油剤によれば、炭素繊維製造用油剤として必要な分繊
性、耐融着性、その信子滑性、帯電防止性の全てにロー
って優れた性能を発］ηｉしていることが明らかである
。

第１表 注）第１表中、ｃｓｔは２５℃における粘度でセンチス
トークス。Ｎは窒素含有量で、その％１ｌ−ｉｎ量係、
アミノポリシロキサン（Ａ）と同（Ｂ）は次の通りで、
式中５ｍは前記一般式（しの場合と同じ。

アミノポリシロキサン（Ａ）： Ｃ３Ｈ６ＮＨＣ２Ｈ４ＮＨ２ アミノボリア０キサン（Ｂ）： 特許出願人　竹本油脂株式会社 代理人　弁理士　入　山　宏　正

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　次の一般式（しで示される、ｍが１以上の整数であ
   る場合のアミノポリシロキサンを必須成分とする、ポリ
   シロキサン系化合物の１種又は２１以上を有効成分とし
   て含有し、該有効成分中の窒素含有量が１重量係以下で
   あることを特徴とする炭素繊維製造用油剤。 Ｘ　−Ｎ　−＋　Ｙ　−ＮヤＲｔ。 ；　ｌ Ｒｓ　Ｒ９ （但シ、Ｘ＝炭素数３〜５のアルキレン基。Ｙ−炭素数
   ２〜６のアルキレン基、又はフェニレン基。Ｒ１’％Ｒ
   ６＝メチル基、エチル基、ヒドロキシル基。Ｒ２−水素
   、炭素数１〜５のアルキル基、又はフェニル基□　Ｒａ
   、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ７＝メチル基、又はエチル基。Ｒ８、
   Ｒ９、ＲＩＯ＝水素、メチル基、又はエチル基。７＝１
   以上の整数。ｍ＝０又は１以上の整数。７２　＝　ｌ〜
   ５の整数。） ２有効酸分の２５℃における粘度が１０〜１００００セ
   ンチストークスで、且つその窒素含有量が０．５重量係
   以下である特許請求の範囲第１項記載の炭素繊維製造用
   油剤。